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KR20140140080A - Systems and methods for containing biological samples - Google Patents

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KR20140140080A
KR20140140080A KR20147029044A KR20147029044A KR20140140080A KR 20140140080 A KR20140140080 A KR 20140140080A KR 20147029044 A KR20147029044 A KR 20147029044A KR 20147029044 A KR20147029044 A KR 20147029044A KR 20140140080 A KR20140140080 A KR 20140140080A
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KR
South Korea
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article
reaction sites
substrate
reaction
less
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR20147029044A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
마이클 팰러스
제임스 씨. 너스
케빈 마허
조르지 폰세카
엘리오도르 젠시우
에반 포스터
Original Assignee
라이프 테크놀로지스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 라이프 테크놀로지스 코포레이션 filed Critical 라이프 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

복수의 생물학적 샘플을 보유하기 위한 제품은 기재(substrate)를 포함하고, 기재는 기재에서 제1 표면 및 제2 반대 표면 및 복수의 반응 자리를 포함한다. 각각의 반응 자리는 상기 제1 표면에서의 개구로부터 상기 제2 표면에서의 개구로 연장한다. 반응 자리는 육각형 형상을 포함하고, 각각의 생물학적 샘플을 보유하기 위해 모세관 작용에 의해 충분한 표면 장력을 제공하도록 구성된다. 반응 자리는 표면의 적어도 일부에 걸쳐 제곱 밀리미터당 적어도 170개의 홀인 밀도를 갖는다. 상기 표면들 중 적어도 하나의 표면은 5 나노미터 이하인 산술 평균 조도(Ra)를 특징으로 하는 표면 조도를 가질 수 있다.An article for holding a plurality of biological samples comprises a substrate, wherein the substrate comprises a first surface and a second opposite surface and a plurality of reaction sites in the substrate. Each reaction spot extends from an opening at the first surface to an opening at the second surface. The reaction sites include a hexagonal shape and are configured to provide sufficient surface tension by capillary action to retain each biological sample. The reaction site has a density of at least 170 holes per square millimeter over at least a portion of the surface. At least one surface of the surfaces may have a surface roughness characterized by an arithmetic mean roughness (Ra) of 5 nanometers or less.

Description

생물학적 샘플을 포함하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR CONTAINING BIOLOGICAL SAMPLES}[0001] SYSTEMS AND METHODS FOR CONTAINING BIOLOGICAL SAMPLES [0002]

본 발명은 일반적으로 생물학적 샘플을 포함하기 위한 장치, 시스템 및 방법, 더 구체적으로 평가를 위해 복수의 반응 자리(reaction site)에서 생물학적 샘플을 포함하기 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention generally relates to devices, systems and methods for containing biological samples, and more particularly to devices, systems and methods for containing biological samples at multiple reaction sites for evaluation.

단일 실험 또는 에세이(essay) 동안 다수의 생물학적 및 생화학 반응을 모니터링하고/모니터링하거나, 측정하고/측정하거나 분석하기 위해 미량역가 플레이트(microtiter plate)의 용도가 사용되고 있다. 이러한 플레이트는 서열분석, 유전형질분석, 중합효소 사슬 반응(PCR) 및 공정을 모니터링하고 정량적 데이터를 제공하기 위한 다른 생화학 반응에서 흔히 사용된다. 예를 들면, 광학 여기 빔(optical excitation beam)은 실시간 PCR(qPCR) 공정 동안 사용되어 형광 DNA 결합 염료 또는 형광 프로브를 조명하여 표적 유전자 또는 다른 뉴클레오타이드 서열의 양을 나타내는 형광 신호를 제조할 수 있다. 실험 또는 에세이마다 더 많은 반응을 제공하고자 하는 수요 증가는 훨씬 더 많은 수의 반응을 동시에 수행할 수 있는 장치 발생을 야기하였다.The use of microtiter plates has been used to monitor / monitor, measure / measure or analyze multiple biological and biochemical reactions during a single experiment or essay. Such plates are often used in sequencing, genotyping, polymerase chain reaction (PCR) and other biochemical reactions to monitor the process and provide quantitative data. For example, an optical excitation beam may be used during a real-time PCR (qPCR) process to illuminate a fluorescent DNA-binding dye or fluorescent probe to produce a fluorescent signal indicative of the amount of the target gene or other nucleotide sequence. The increase in demand to provide more responses per experiment or essay has resulted in the device being able to perform a greater number of reactions simultaneously.

더 새로운 접근법, 예컨대 디지털 PCR(dPCR)은, 더 정통적인 정량적 PCR(qPCR)에서 사용되는 것들보다 훨씬 더 적은, 훨씬 더 많은 수의 반응 자리를 수반하는 장치, 시스템 및 방법에 대한 수요를 증가시킨다. 나노리터(nanoliter) 또는 피코리터(picoliter) 또는 심지어 더 적은 차수의 용적을 갖는 샘플 자리(sample site)를 갖는 고밀도 샘플 포맷에서 신뢰할 만한, 고품질 데이터를 제공하는 시스템 및 샘플 포맷에 대한 수요가 존재한다. A newer approach, such as digital PCR (dPCR), increases the demand for devices, systems and methods involving a much larger number of sites, much less than those used in more conventional quantitative PCR (qPCR) . There is a need for a system and sample format that provides reliable, high quality data in high density sample formats with sample sites with nanoliter or picoliter or even smaller order volumes .

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 읽을 때 하기 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 수 있다. 예시 목적만을 위한 이러한 실시예는 본 발명의 신규하고 불명확한 양태를 설명한다. 도면은 하기 도면을 포함한다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 제품의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제품의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제품의 일부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예 모델의 개략도이다.
도 5는 도 4에 도시된 모델을 사용한 개략도 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 자리의 분포를 위한 패턴을 나타낸다.
도 7은 원형(circular) 반응 자리와 육각형(hexagonal) 반응 자리 사이의 비교를 나타내는 기하 레이아웃(geometric layout)을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기재(substrate)의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기재의 일부의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 제품의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어(carrier) 및 관련 기재의 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 캐리어 및 기재의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 개략도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 제품의 정면도이다.
도 19 내지 도 20은 도 18에 도시된 제조 제품의 확대 정면도이다.
도 21은 제품의 다양한 치수를 나타내는 도 18에 도시된 제조 제품의 정면도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 제품의 정면도이다.
도 23은 제품의 다양한 치수를 나타내는 도 22에 도시된 제조 제품의 정면도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 제품을 제조하는 방법을 예시한 흐름도이다.
도 25a 내지 도 25c는 도 24에 도시된 방법의 실시예를 설명하는 도 18 내지 도 21에 도시된 제품의 실시예의 단면도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 제품 및 관련 케이스 또는 홀더를 나타낸다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Embodiments of the present invention can be better understood from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings. These embodiments for illustrative purposes only illustrate novel and unambiguous aspects of the present invention. The drawings include the following drawings:
1 is a top view of a manufactured article according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a side view of the product shown in Figure 1;
Figure 3 is a cross-sectional view of a portion of the product shown in Figure 1;
Figure 4 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing results using the model shown in FIG.
Figure 6 shows a pattern for the distribution of response sites according to one embodiment of the present invention.
Figure 7 shows a geometric layout showing a comparison between a circular response spot and a hexagonal response spot.
8 is a cross-sectional view of a substrate according to one embodiment of the present invention.
9 is a perspective view of a portion of a substrate in accordance with an embodiment of the present invention.
10 is a top view of a manufactured article according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a flow diagram of a method in accordance with an embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view of a carrier and related substrate in accordance with an embodiment of the present invention.
13 is a top view of the carrier and substrate shown in Fig.
14 is a perspective view of a carrier according to an embodiment of the present invention.
15 is a perspective view of a carrier according to an embodiment of the present invention.
16 is a flow diagram of a method according to an embodiment of the present invention.
17 is a schematic diagram of a system according to an embodiment of the present invention.
18 is a front view of an article of manufacture according to an embodiment of the present invention.
19 to 20 are enlarged front views of the manufactured product shown in Fig.
Figure 21 is a front view of the article of manufacture shown in Figure 18 showing various dimensions of the article.
22 is a front view of an article of manufacture according to an embodiment of the present invention.
23 is a front view of the manufactured product shown in Fig. 22 showing various dimensions of the product.
24 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a manufactured article according to an embodiment of the present invention.
25A-25C are cross-sectional views of an embodiment of the product shown in Figs. 18-21 illustrating an embodiment of the method shown in Fig.
26 shows a manufactured article and an associated case or holder according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예는 일반적으로 복수의 반응 구역 또는 반응 자리에 위치한 다수의 샘플 또는 용액에 대한 생물학적 반응을 모니터링하거나 측정하기 위한 장치, 기기, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 실시예는 중합효소 사슬 반응(PCR) 공정, 에세이(essay) 및 프로토콜(protocol)의 사용을 포함한다. 다수의 샘플이 처리되는 dPCR(디지털 PCR) 또는 qPCR(실시간 또는 정량적 PCR)에 일반적으로 적용 가능한 경우, 본원에 기재된 다양한 실시예에 따라 임의의 적합한 PCR 방법이 사용될 수 있는 것으로 인식되어야 한다. 적합한 PCR 방법은 대립유전자 특이적 PCR, 비대칭 PCR, 결찰 매개(ligation-mediated) PCR, 멀티플렉스 PCR, 네스티드(nested) PCR, 정량적 또는 실시간 PCR(qPCR), 캐스트(cast) PCR, 게놈 워킹(genome walking), 브릿지(bridge) PCR, 디지털 PCR(dPCR) 등을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.Embodiments of the present invention generally relate to devices, devices, systems, and methods for monitoring or measuring biological responses to multiple samples or solutions located in a plurality of reaction zones or reaction sites. Examples include the use of polymerase chain reaction (PCR) processes, essays and protocols. It should be appreciated that any suitable PCR method may be used in accordance with the various embodiments described herein if it is generally applicable to dPCR (digital PCR) or qPCR (real-time or quantitative PCR) where multiple samples are processed. Suitable PCR methods include allele-specific PCR, asymmetric PCR, ligation-mediated PCR, multiplex PCR, nested PCR, quantitative or real-time PCR (qPCR), cast PCR, genome walking but are not limited to, genome walking, bridge PCR, digital PCR (dPCR), and the like.

본 발명의 실시예는 일반적으로 dPCR 및 qPCR에 관한 것이지만, 다수의 샘플 또는 시험 용적이 처리되고/처리되거나, 관찰되고/관찰되거나, 측정되고/측정되거나하는 임의의 PCR 공정, 실험, 에세이 또는 프로토콜에 본 발명이 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 dPCR 에세이 또는 실험에서, 비교적 적은 수의 적어도 하나의 표적 폴리뉴클레오타이드 또는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 희석 용액은 다수의 작은 시험 샘플 또는 용적으로 하위분할되어, 이 샘플 또는 용적의 적어도 몇몇은 표적 뉴클레오타이드 서열을 포함하지 않는다. PCR 에세이, 공정 또는 실험에서 샘플이 후속하여 열 순환될 때, 표적의 하나 이상의 분자를 포함하는 개별적인 샘플은 증폭되고 양성의, 탐지 가능한 신호를 생성하고, 표적(들)을 포함하지 않는 것은 신호를 생성하지 않거나 선결정된 임계치 또는 노이즈 수준 미만인 신호를 생성한다. 포아송(Poisson) 통계를 사용하여, 원래 용액 중의 표적 뉴클레오타이드 서열의 수는 양성의 탐지 신호를 생성하는 샘플의 수와 상관될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 개별적인 샘플 또는 용적에 포함된 표적 분자의 수 또는 수 범위를 측정하도록 탐지된 신호를 사용할 수 있다. 예를 들면, 탐지 시스템은 하나의 표적 분자를 포함하는 샘플과 2개 또는 적어도 2개의 표적 분자를 포함하는 샘플 사이를 구별하도록 구성될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 탐지 시스템은 선결정된 양(predetermined amount) 이하인 다수의 표적 분자를 포함하는 샘플과 선결정된 양 초과를 포함하는 샘플 사이를 구별하도록 구성될 수 있다. 특정한 실시예에서, 단일 장치, 기기 또는 시스템을 사용하여 qPCR 및 dPCR 공정 양자, 에세이 또는 프로토콜을 수행한다.Embodiments of the present invention generally relate to dPCR and qPCR but are not limited to any PCR process, experiment, assay or protocol in which multiple samples or test volumes are processed / processed, observed / observed, measured / The present invention can be applied. In a dPCR assay or experiment according to an embodiment of the present invention, a dilute solution comprising a relatively small number of at least one target polynucleotide or nucleotide sequence is subdivided into a plurality of small test samples or volumes, Some do not contain the target nucleotide sequence. When a sample is subsequently thermocycled in a PCR assay, process, or experiment, an individual sample containing one or more molecules of the target produces an amplified, positive, detectable signal, and the one that does not contain the target (s) Generates a signal that does not generate or is below a predetermined threshold or noise level. Using Poisson statistics, the number of target nucleotide sequences in the original solution can be correlated with the number of samples producing a positive detection signal. In some embodiments, a detected signal can be used to measure the number or number range of target molecules contained in an individual sample or volume. For example, a detection system can be configured to distinguish between a sample comprising one target molecule and a sample comprising two or at least two target molecules. Additionally or alternatively, the detection system can be configured to distinguish between a sample comprising a plurality of target molecules less than a predetermined amount and a sample comprising a predetermined overage amount. In a particular embodiment, a qPCR and dPCR process quantum, essay, or protocol is performed using a single device, device or system.

다양한 실시예에서, 초기 샘플 또는 용액에 포함된 관련된 생물학적 성분 또는 표적의 하나 이상의 유형을 탐지하도록 본원에 기재된 장치, 기기, 시스템 및 방법을 사용할 수 있다. 이 생물학적 성분 또는 표적은 DNA 서열(세포 비함유 DNA 포함), RNA 서열, 유전자, 올리고뉴클레오타이드, 분자, 단백질, 바이오마커, 세포(예를 들면, 순환하는 종양 세포) 또는 임의의 다른 적합한 표적 바이오분자(이들로 제한되지는 않음)를 포함하는 임의의 적합한 생물학적 표적일 수 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 생물학적 성분은 태아 진단, 멀티플렉스 dPCR, 바이러스 탐지, 정량 표준, 유전형질분석, 서열분석 에세이, 실험 또는 프로토콜, 서열분석 검증, 돌연변이 탐지, 유전 변형 유기체의 탐지, 희귀 대립유전자 탐지 및/또는 카피수 변이(copy number variation)와 같은 분야에서 하나 이상의 PCR 방법 및 시스템과 함께 사용될 수 있다. In various embodiments, the devices, devices, systems and methods described herein may be used to detect an initial sample or one or more types of related biological components or targets contained in a solution. The biological component or target can be a DNA molecule or a DNA molecule comprising a DNA sequence (including a non-cell containing DNA), an RNA sequence, a gene, an oligonucleotide, a molecule, a protein, a biomarker, a cell (for example a circulating tumor cell) (Including, but not limited to) a variety of biological targets. In various embodiments, the biological component may be selected from the group consisting of fetal diagnosis, multiplex dPCR, virus detection, quantitative standards, genetic trait analysis, sequencing assay, experiment or protocol, sequencing verification, mutation detection, detection of genetically modified organisms, May be used in conjunction with one or more PCR methods and systems in areas such as detection and / or copy number variation.

본 발명의 실시예에 따르면, 관련된 적어도 하나의 생물학적 표적을 포함하는 하나 이상의 샘플 또는 용액은 복수의 적은 샘플 용적 또는 반응 자리 사이에 분포되거나 분할될 수 있다. 본원에 개시된 샘플 용적 또는 반응 자리는 일반적으로 기재 재료 사이에 쓰루홀(through-hole)로서 예시되지만; 적용 가능한 경우, 본 발명의 실시예에 따른 샘플 용적 또는 반응 자리는 기재에 형성된 웰(well) 또는 압입(indentation), 기재의 표면에 분포된 용액의 스팟, 또는 마이크로유체 시스템의 시험 자리 또는 용적 내에 또는 작은 비드 또는 구 내에 또는 상에 위치한 샘플 또는 용액을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, one or more samples or solutions comprising at least one biological target of interest may be distributed or partitioned between a plurality of small sample volumes or reaction sites. The sample volume or reaction site disclosed herein is generally illustrated as a through-hole between substrate materials; Where applicable, the sample volume or reaction site in accordance with embodiments of the present invention may be a well or indentation formed in the substrate, a spot of solution distributed on the surface of the substrate, or within the test site or volume of the microfluidic system Or may comprise a sample or solution located in or on a small bead or sphere.

특정한 실시예에서, dPCR 프로토콜, 에세이, 공정 또는 실험은 초기 샘플 또는 용액을 적어도 10,000개의 반응 자리, 적어도 100,000개의 반응 자리, 적어도 1,000,000개의 반응 자리 또는 적어도 10,000,000개의 반응 자리로 분포시키거나 분할하는 것을 포함한다. 각각의 반응 자리는 수(a few) 나노리터, 약 1 나노리터 또는 1 나노리터 이하(예를 들면, 100 피코리터 이하, 10 피코리터 이하 및/또는 1피코리터 이하)의 용적을 가질 수 있다. 초기 샘플 또는 용액에 포함된 표적 뉴클레오타이드 서열의 수가 매우 적은(예를 들면, 1000개 미만의 표적 분자, 100개 미만의 표적 분자, 10개 미만의 표적 분자 또는 오직 1개 또는 2개의 표적 분자) 경우, 초기 용액의 전체 함량 또는 거의 전체 함량이 처리하고자 하는 샘플 용적 또는 반응 자리에 포함되거나 수용되는 것이 특정한 경우에 또한 중요할 수 있다. 예를 들면, 초기 용액에 오직 수개의 표적 뉴클레오타이드가 존재하는 경우, 이 표적 뉴클레오타이드 중 몇몇 또는 모두는 가능하게는 임의의 반응 자리에 위치하지 않는 작은 잔류 유체 용적(small residual fluid volume)에 포함되고, 따라서 탐지되거나 측정되거나 계수(count)되지 않을 것이다. 따라서, 초기 용액의 효율적인 운송은 희귀 대립유전자 또는 표적 뉴클레오타이드의 숫자 계수에서 계산착오의 기회 또는 가능성을 줄이거나, 표적 분자가 지칭된 반응 자리 중 하나에 성공적으로 위치하지 않는 경우 모든 희귀 대립유전자 또는 표적 뉴클레오타이드의 존재를 탐지하지 못하는 가능성을 줄이는 것을 도울 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 높은 로딩 효율을 제공하도록 사용될 수 있고, 높은 로딩 효율은 초기 샘플 또는 용액의 전체 용적 또는 질량으로 나눈 반응 자리 내에 수용된 초기 샘플 또는 용액의 용적 또는 질량으로 정의된다. In a specific embodiment, the dPCR protocol, assay, process, or experiment involves distributing or splitting the initial sample or solution to at least 10,000 reaction sites, at least 100,000 reaction sites, at least 1,000,000 reaction sites, or at least 10,000,000 reaction sites do. Each reactive site may have a few nanoriters, about one nanoritor or less than one nanorit (e.g., less than 100 picoliters, less than 10 picoliters, and / or less than 1 picoliter) . (E.g., fewer than 1000 target molecules, fewer than 100 target molecules, fewer than 10 target molecules, or only one or two target molecules), the number of target nucleotide sequences contained in the initial sample or solution , It may also be important in certain cases that the total or substantially total content of the initial solution is included or accommodated in the sample volume or reaction site to be treated. For example, if only a few target nucleotides are present in the initial solution, some or all of these target nucleotides are likely to be included in a small residual fluid volume that is not located at any reaction site, It will not be detected, measured or counted. Thus, efficient delivery of the initial solution may reduce the chance or likelihood of miscalculation in the numerical coefficient of the rare allele or the target nucleotide, or, if the target molecule is not successfully located in one of the named reaction sites, It can help reduce the likelihood of not detecting the presence of nucleotides. Thus, embodiments of the present invention can be used to provide high loading efficiency, and high loading efficiency is defined as the volume or volume of the initial sample or solution contained within the reaction site divided by the total volume or mass of the initial sample or solution.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 특정한 실시예에서, 제품, 장치, 기재, 슬라이드 또는 플레이트(100)는 기재(102)에 위치한 복수의 파티션(partition), 쓰루홀, 반응 구역 또는 반응 자리(104)를 포함하는 기재(102)를 포함한다. 특정한 실시예에서, 제품(100)은 칩(chip)을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 제품(100)은 마이크로유체 장치를 포함할 수 있고, 이 장치는 예를 들면 시약 및/또는 시험 용액을 반응 자리(104)로 운송하기 위한 복수의 채널 또는 경로를 추가로 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 반응 자리(104)는 복수의 액적(droplet) 또는 비드(bead)를 포함하고, 제품(100)은 액적 또는 비드(104) 중 몇몇 또는 전부를 포함하는 하나 이상의 챔버 및/또는 채널을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 액적 또는 비드(104)는 에멀젼(emulsion)을 형성할 수 있고, 액적 또는 비드(104) 중 몇몇 또는 전부는 적어도 하나의 폴리뉴클레오타이드 또는 뉴클레오타이드 서열의 하나 이상의 표적을 포함한다. 반응 자리(104)가 비드인 경우, 빔은 임의로 부착된 광학 서명 또는 라벨을 포함할 수 있다. 액적 또는 빔(104)은 본 발명의 실시예에 따라 예를 들면 영상화 시스템을 사용하여 일시에 또는 하나 이상의 액적 또는 비드(104)를 포함하는 그룹에서 검사되거나 모니터링되거나 측정될 수 있다.Referring to Figures 1 to 3, in certain embodiments of the present invention, a product, device, substrate, slide or plate 100 includes a plurality of partitions located in the substrate 102, through holes, And includes a base 102 that includes a seat 104. In certain embodiments, the product 100 may comprise a chip. Additionally or alternatively, the article 100 may include a microfluidic device, which may include, for example, a plurality of channels or paths for transporting reagents and / or test solutions to the reaction sites 104 As shown in FIG. In another embodiment, the reaction site 104 comprises a plurality of droplets or beads and the product 100 comprises one or more chambers comprising some or all of the droplets or beads 104 and / Channel. In this embodiment, the droplet or bead 104 can form an emulsion, and some or all of the droplet or bead 104 includes at least one polynucleotide or one or more targets of a nucleotide sequence. If the reaction site 104 is a bead, the beam may optionally include an attached optical signature or label. The droplet or beam 104 may be inspected, monitored, or measured at a time or using one or more droplets or beads 104, for example, using an imaging system, in accordance with an embodiment of the present invention.

예시된 실시예에서, 제품(100)은 제1 표면(110) 및 제2 반대 표면(112)을 포함한다. 예시된 실시예에서, 각각의 반응 자리(104)는 제1 표면(110)에서의 개구(114)로부터 제2 표면(112)에서의 개구(116)로 연장한다. 도 3에 도시된 예시된 실시예가 쓰루홀(104)을 포함하는 기재를 나타내면서, 기재(102)는 추가로 또는 대안적으로 다른 유형의 반응 자리를 포함할 수 있다. 예를 들면, 반응 자리(104)는 기재(102)에 형성된 웰 또는 압입, 표면(110 또는 112) 상에 분포된 용액의 스팟 또는 다른 유형의 반응 챔버 또는 포맷 내에 위치한 반응 용적, 예컨대 마이크로유체 시스템의 시험 자리 또는 용적 내에 또는 작은 비드 또는 구 내에 또는 상에 위치한 샘플 또는 용액을 포함할 수 있다. In the illustrated embodiment, the article 100 includes a first surface 110 and a second opposing surface 112. In the illustrated embodiment, each reaction site 104 extends from the opening 114 at the first surface 110 to the opening 116 at the second surface 112. While the illustrated embodiment illustrated in Figure 3 represents a substrate comprising through holes 104, substrate 102 may additionally or alternatively comprise other types of reactive sites. For example, the reaction site 104 may be a well or indentation formed in the substrate 102, a spot of solution distributed on the surface 110 or 112, or a reaction volume located in another type of reaction chamber or format, Or a sample or solution located within or on a small bead or sphere.

반응 자리(104)는 관련된 생물학적 성분을 포함하는 액체 또는 샘플의 각각의 양에서 모세관 작용에 의해 견인하는 충분한 표면 장력을 제공하도록 구성될 수 있다. 제품(100)은 임의의 USPN 6,306,578; 7,332,271; 7,604,983; 7,6825,65; 6,387,331; 또는 6,893,877(이들은 본원에 완전히 기재된 것과 같이 본원에 참조로 혼입됨)에 개시된 바와 같은 일반 형태 또는 구조를 가질 수 있다. 기재(102)는 평판이거나 특정한 적용, 에세이 또는 실험에 적합한 임의의 형태를 포함할 수 있다. 기재(102)는 금속, 유리, 세라믹, 실리콘 등(이들로 제한되지는 않음)을 포함하는 제작 분야에 공지된 임의의 다양한 재료를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 기재(102)는 중합체 재료 예컨대, 아크릴, 스티렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌 재료를 포함할 수 있다. 기재(102) 및 반응 자리(104)는 기계가공(machining), 사출 성형, 열 엠보싱(hot embossing), 레이저 드릴링(laser drilling), 광 리소그래피(photolithography) 등 중 하나 이상에 의해 형성될 수 있다.The reaction site 104 can be configured to provide sufficient surface tension to be pulled by capillary action in each volume of liquid or sample containing the relevant biological component. The article 100 can be any USPN 6,306,578; 7,332,271; 7,604,983; 7,6825,65; 6,387,331; Or 6,893,877, which are incorporated herein by reference as if fully set forth herein. Substrate 102 may be a flat sheet or may comprise any form suitable for a particular application, essay, or experiment. Substrate 102 may comprise any of a variety of materials known in the art including, but not limited to, metals, glass, ceramics, silicon, and the like. Additionally or alternatively, the substrate 102 may comprise polymeric materials such as acrylic, styrene, polyethylene, polycarbonate, and polypropylene materials. The substrate 102 and reaction sites 104 may be formed by one or more of machining, injection molding, hot embossing, laser drilling, photolithography, and the like.

특정한 실시예에서, 표면(110, 112)은 예를 들면 미국 특허 출원 공보 제2006/0057209호 또는 제2006/0105453호(이들은 본원에 완전히 기재된 것처럼 본원에 참조로 혼입됨)에 기재된 바와 같이 소수성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 반응 자리(104)는 물 또는 다른 액체 용액을 끌어당기는 친수성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 친수성 구역의 어레이(array)는 소수성 표면에 친수성 아일랜드(island)를 포함할 수 있고, 증착(deposition), 플라스마, 마스킹(masking) 방법, 전사 인쇄(transfer printing), 스크린 인쇄, 스파팅(spotting) 등(이들로 제한되지는 않음)을 포함하는 임의의 다양한 마이크로제작 기법을 사용하여 기재(102) 위에 또는 내에 형성될 수 있다.In a particular embodiment, the surfaces 110 and 112 are made of a hydrophobic material, such as described in U.S. Patent Application Publication No. 2006/0057209 or 2006/0105453, which is incorporated herein by reference in its entirety as set forth herein. . ≪ / RTI > In such an embodiment, the reaction site 104 may comprise a hydrophilic material that attracts water or other liquid solution. An array of such hydrophilic zones may include hydrophilic islands on the hydrophobic surface and may be deposited by any suitable technique known in the art, such as deposition, plasma, masking, transfer printing, screen printing, spotting ), ≪ / RTI > or the like, including but not limited to < / RTI >

로딩 공정 동안 표면(110, 112)에 남은 용액의 양을 감소하도록 고 반응 자리 밀도(high reaction site density)가 구성될 수 있어서, 초기 용액의 더 높은 로딩 효율 또는 운송을 발생시킨다는 것이 발견되었다. 예를 들면, 웰(well) 직경의 값에 대한 인접한 웰 사이의 간격의 값의 비율을 감소시킴으로써, 플레이트의 표면에 남은 용액의 양은 유의적으로 감소할 수 있어서, 관련된 생물학적 성분을 포함하는 초기 용액 또는 샘플의 모두 또는 거의 모두는 반응 자리(104) 내에 위치한다. 이러한 방식으로, 희귀 대립유전자 또는 다른 표적 분자를 손실의 가능성이 감소하는데, 왜냐하면 하나 이상의 표적 분자가 지칭된 반응 자리(104) 중 하나에서 수용되는 대신에 기재 표면에 잔류하지 않을 가능성이 커지기 때문이다. It has been discovered that a high reaction site density can be configured to reduce the amount of solution remaining on the surfaces 110, 112 during the loading process, resulting in higher loading efficiency or transport of the initial solution. For example, by reducing the ratio of the value of the distance between adjacent wells to the value of the well diameter, the amount of solution left on the surface of the plate can be significantly reduced, so that the initial solution containing the relevant biological component Or all or nearly all of the sample is located within the reaction site 104. In this way, the likelihood of loss of a rare allele or other target molecule is reduced, because it is more likely that one or more target molecules will not remain on the substrate surface instead of being accommodated in one of the designated reaction sites 104 .

도 4를 참조하면, 이 로딩 효율 증가는 복수의 친수성 반응 자리를 포함하는 소수성 표면의 컴퓨터 모델로 입증된다. 모델을 사용하여 직경이 75 마이크로미터인 쓰루홀에 대한 반응 자리 피치(pitch)(또는 밀도)의 함수로서의 복수의 반응 자리로의 샘플의 분포를 분석한다. 도 5는, 반응 자리 사이의 간격이 감소하면서(밀도 증가), 더 높은 백분율의 초기 액체 샘플이 반응 자리에 포획되고 더 적은 양의 잔류 액체가 로딩 공정 후에 소수성 표면 뒤에 잔류한다는 것을 나타낸다. 따라서, 소정의 단면 치수의 반응 자리(104)의 더 높은 밀도는 소정의 크기의 기재(102)에 대한 시험 샘플의 수의 증가 둘 다를 제공하고, (관련된 희귀 대립유전자 또는 다른 표적 분자를 포함할 수 있는) 표면(110, 112)에 남은 잔류 유체를 감소시키거나 제거한다.Referring to Figure 4, this loading efficiency increase is evidenced by a computer model of a hydrophobic surface comprising a plurality of hydrophilic reaction sites. The model is used to analyze the distribution of samples to multiple reaction sites as a function of the reaction site pitch (or density) for through holes with a diameter of 75 micrometers. Figure 5 shows that a higher percentage of the initial liquid sample is trapped in the reaction site and a smaller amount of residual liquid remains behind the hydrophobic surface after the loading process, while the spacing between reaction sites decreases (density increases). Thus, the higher density of reactive sites 104 of a given cross-sectional dimension provides both an increase in the number of test samples for a substrate 102 of a predetermined size (including the associated rare alleles or other target molecules 0.0 > 110, < / RTI > 112).

특정한 실시예에서, 반응 자리(104)가 광학 시스템에 의해 영상화될 때 예를 들면 광학 제한으로 인해 인접한 반응 자리 사이의 간격에서 하한이 존재할 수 있다. 예를 들면, 인접한 반응 자리를 명확히 영상화하는 광학 시스템의 능력의 제한으로 인해 인접한 반응 자리 사이의 간격에서 하한이 존재할 수 있다. 기재(102)에서 반응 자리(104)의 밀도를 증가시키기 위해, 예를 들면 도 6 및 도 7에 예시된 바와 같이 조밀 충전 육각형 매트릭스 패턴(close-packed hexagonal matrix pattern)을 사용할 수 있다.In certain embodiments, when reaction sites 104 are imaged by the optical system, there may be a lower limit in the spacing between adjacent reaction sites, for example due to optical constraints. For example, there may be a lower limit in the spacing between adjacent reaction sites due to a limitation of the optical system's ability to clearly image adjacent reaction sites. In order to increase the density of the reaction sites 104 in the substrate 102, a close-packed hexagonal matrix pattern, for example as illustrated in FIGS. 6 and 7, may be used.

비원형 단면을 갖는 반응 자리가 유리하게는 인접한 반응 자리(104) 사이의 평균 거리 또는 간격을 감소시켜, 시험 용액 또는 샘플의 로딩 후 표면(110, 112) 뒤에 남은 잔류 액체 또는 용액의 양을 감소시킬 수 있는 것으로 발견되었다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 정점-대-정점(vertex-to-vertex) 직경(D)을 갖는 육각형 반응 자리(104)의 어레이는 육각형 패턴에 배열되고, 여기서 인접한 반응 자리 사이의 간격 또는 피치는 P이다. 특정한 실시예에서, 반응 자리(104)로부터 형광 신호를 측정하기 위해 사용되는 광학 시스템에서의 인접한 반응 자리 사이의 교차 반응(cross-talk)는 인접한 반응 자리 사이의 최소 엣지(edge) 거리(S)의 함수이다. 따라서, 도 7에 도시된 기하구조는 사용될 수 있고 선결정된 값 이하에서 인접한 반응 자리 사이의 교차 반응를 여전히 유지시키는 반응 자리 사이의 최소 피치(P)를 나타낸다. 점선 원형은 또한 각각의 육각형 내에 도 7에 도시되어 있다. 이는 육각형 반응 자리와 동일한 엣지 간격(S) 및 피치(P)의 동일한 값을 갖는 직경(D')의 원형 반응 자리를 나타낸다. 도 7에서의 회색 부분은 원형 및 육각형 반응 자리 둘 다에 대한 약간의 폭(W)에 걸친 인접한 반응 자리 사이의 면적을 나타낸다. 도 7에 명확히 도시된 것처럼, 폭(W)에 걸친 인접한 반응 자리 사이의 면적은 피치(P) 및 엣지 간격(S)이 동일할 때 육각형 반응 자리 사이보다 원형 반응 자리에 더 크다. 도 4 및 도 5와 관련하여 기술된 모델링 결과는 인접한 반응 자리 사이의 더 적은 면적이 더 높은 로딩 효율을 발생시킨다는 것을 나타낸다. 따라서, 도 7에 도시된 결과에 기초하여, 원형 반응 자리보다 육각형 반응 자리에 대해 동일한 간격 조건(P 및 S) 하에 더 높은 로딩 효율이 제공된다. The reaction sites having a non-circular cross section advantageously reduce the average distance or spacing between adjacent reaction sites 104 to reduce the amount of residual liquid or solution remaining after the surface 110, 112 after loading of the test solution or sample It was found to be possible. 6 and 7, arrays of hexagonal reaction sites 104 having a vertex-to-vertex diameter D are arranged in a hexagonal pattern, wherein the spacing between adjacent reaction sites or P is the pitch. In a particular embodiment, the cross-talk between adjacent reaction sites in the optical system used to measure the fluorescence signal from the reaction site 104 has a minimum edge distance S between adjacent reaction sites, . Thus, the geometry shown in FIG. 7 can be used and represents the minimum pitch P between reaction sites that still maintains a cross-reaction between adjacent reaction sites below a predetermined value. The dotted circle is also shown in Fig. 7 within each hexagon. It represents the circular reaction site of the diameter D 'having the same value of the edge interval S and the pitch P equal to the hexagonal reaction spot. The gray portion in FIG. 7 represents the area between adjacent reaction sites over a small width W for both circular and hexagonal reaction sites. 7, the area between adjacent reaction sites over the width W is greater in the round reaction site than between the hexagonal reaction sites when the pitch P and the edge spacing S are the same. The modeling results described in connection with Figures 4 and 5 indicate that less area between adjacent reaction sites produces higher loading efficiency. Thus, based on the results shown in FIG. 7, a higher loading efficiency is provided under the same spacing conditions (P and S) for the hexagonal reaction sites than the circular reaction sites.

이 결과는 또한 반응 자리를 검사하도록 구성된 광학 시스템에 대해 예상치 못한 이점을 제공한다. 도 7에서의 최소 엣지 간격(S)이 원형 및 육각형 반응 자리 둘 다에 대해 동일하므로, 인접한 반응 자리 사이의 교차 반응은 반응 자리의 어느 유형에 대해서도 동일하거나 유사할 것이다. 그러나, 육각형 반응 자리의 단면은 동일한 피치(P) 및 엣지 간격(S)에 대해 원형 반응 자리보다 크다. 따라서, 광학 시스템에 의해 생성된 이미지는 원형 반응 자리보다 육각형 반응 자리에 대해 더 큰 면적을 갖는다. 따라서, 육각형 반응 자리에 의해 생성된 더 큰 이미지는 잠재적으로 많은 수의 픽셀을 포괄(span)할 수 있다. 반응 자리마다 많은 수의 픽셀은 반응 자리에 의해 생성된 신호의 더 정확한 계산을 하는 것을 돕는다. 따라서, 더 높은 로딩 효율을 제공하는 것 이외에, 육각형 반응 자리의 사용은, 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 또한 각각의 반응 자리(104)에 의해 생성된 광학 신호 또는 출력의 더 정확한 측정 또는 계산(예를 들면, 표적 또는 염료 분자의 양에 비례하여 생성된 형광 신호의 측정 또는 계산)을 제공할 수 있다.This result also provides an unexpected advantage over the optical system configured to inspect the reaction site. Since the minimum edge spacing S in Fig. 7 is the same for both circular and hexagonal reaction sites, the cross-reaction between adjacent reaction sites will be the same or similar for any type of reaction site. However, the cross section of the hexagonal reaction spot is larger than the round reaction spot for the same pitch (P) and edge spacing (S). Thus, the image generated by the optical system has a larger area for the hexagonal response spot than the circular response spot. Thus, the larger image produced by the hexagonal response spot can span a potentially large number of pixels. A large number of pixels per reaction spot helps to make a more accurate calculation of the signal produced by the reaction site. Thus, in addition to providing a higher loading efficiency, the use of a hexagonal reaction spot can also provide a more accurate measurement of the optical signal or output produced by each of the reaction sites 104, as shown in Figures 6 and 7, (E.g., measuring or calculating the fluorescence signal generated in proportion to the amount of target or dye molecules).

도 1에 도시된 예시된 실시예에서, 제품(100)은 사각형 형상 및 15 밀리미터×15 밀리미터의 전체 치수를 갖는다. 제품(100)은 또한 13 밀리미터×13 밀리미터의 치수를 갖는 작용 면적, 구역 또는 존(120)을 갖는다. 본원에 사용된 용어 '작용 면적', '작용 구역' 또는 '작용 존'은 제품, 예컨대 반응 자리 또는 용액 용적이 포함되거나 분포된 제품(100)의 표면 면적, 구역 또는 존을 의미한다. 특정한 실시예에서, 제품(100)의 작용 면적은 14 밀리미터×14 밀리미터 이상으로 증가할 수 있는데, 기재(102)에 포함된 반응 자리의 전체 수를 증가시키기 위해 예를 들면 15 밀리미터×15 밀리미터 기재 치수일 수 있다. 제품(100)은 다른 형상 및 치수를 가질 수 있다. 예를 들면, 표면(110, 112)은 직사각형, 삼각형, 원형 또는 일부 다른 기하 형상일 수 있다. 제품(100)의 전체 총 치수 및 작용 면적(120)은 소정의 시스템, 에세이 또는 실험에 대한 특정한 설계 매개변수에 따라 도 1에서 도시된 실시예보다 적거나 클 수 있다.In the illustrated embodiment shown in FIG. 1, the article 100 has a rectangular shape and an overall dimension of 15 millimeters by 15 millimeters. The article 100 also has a working area, zone or zone 120 with dimensions of 13 millimeters by 13 millimeters. As used herein, the term "area of action", "zone of action" or "zone of action" refers to the surface area, zone or zone of a product (100) containing or distributed with a product, eg, a reaction site or solution volume. In a particular embodiment, the working area of the article 100 may increase to 14 millimeters by 14 millimeters or more, for example, 15 millimeters by 15 millimeters to increase the total number of reaction sites contained in the substrate 102 Lt; / RTI > The article 100 may have different shapes and dimensions. For example, surfaces 110 and 112 may be rectangular, triangular, circular, or some other geometric shape. The total total dimensions and working area 120 of the article 100 may be less or greater than the embodiment shown in FIG. 1, depending on the particular design parameters for a given system, essay, or experiment.

도 1의 예시된 실시예에서, 반응 자리(104)는 75 마이크로미터의 특성 직경을 갖고, 인접한 반응 자리 사이의 125 마이크로미터의 피치를 갖는 작용 면적(120) 위에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 반응 자리(104)는 75 마이크로미터 이하인 특성 직경, 예를 들면 60 마이크로미터 이하 또는 50 마이크로미터 이하인 특성 직경을 갖는다. 다른 실시예에서, 반응 자리(104)는 20 마이크로미터 이하, 10 마이크로미터 이하, 1 마이크로미터 이하 또는 100 나노미터 이하인 특성 직경을 갖는다. 반응 자리 사이의 피치는 125 마이크로미터 미만, 예를 들면 100 마이크로미터 이하, 30 마이크로미터 이하, 10 마이크로미터 이하 또는 1 마이크로미터 이하일 수 있다.In the illustrated embodiment of FIG. 1, the reaction sites 104 may have a characteristic diameter of 75 micrometers and may be disposed on a working area 120 having a pitch of 125 micrometers between adjacent reaction sites. In another embodiment, the reaction site 104 has a characteristic diameter that is less than or equal to 75 micrometers, for example, less than or equal to 60 micrometers. In another embodiment, the reaction site 104 has a characteristic diameter of less than 20 micrometers, less than 10 micrometers, less than 1 micrometer, or less than 100 nanometers. The pitch between the reaction sites may be less than 125 micrometers, for example less than 100 micrometers, less than 30 micrometers, less than 10 micrometers, or less than 1 micrometer.

특정한 실시예에서, 기재(102)는 약 300 마이크로미터인 표면(110)과 표면(112) 사이의 두께를 가져, 각각의 반응 자리(104)는 약 1.3 나노리터의 용적을 갖는다. 대안적으로, 각각의 반응 자리(104)의 용적은 예를 들면 반응 자리(104)의 직경 및/또는 기재(102)의 두께의 감소에 의해 1.3 나노리터 미만일 수 있다. 예를 들면, 각각의 반응 자리(104)는 1 나노리터 이하, 100 피코리터 이하, 30 피코리터 이하 또는 10 피코리터 이하인 용적을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 반응 자리(104)의 용적 중 몇몇 또는 전부는 1 나노리터 내지 20 나노리터 범위이다. In a particular embodiment, the substrate 102 has a thickness between the surface 110 and the surface 112 of about 300 micrometers, and each reaction site 104 has a volume of about 1.3 nanometers. Alternatively, the volume of each reaction site 104 may be less than 1.3 nanometers by, for example, reducing the diameter of the reaction site 104 and / or the thickness of the substrate 102. For example, each reaction site 104 may have a volume less than or equal to 1 nanorit, less than 100, or less than or equal to 10 picoliters. In another embodiment, some or all of the volume of the reaction site 104 is in the range of 1 nanometer to 20 nanometers.

특정한 실시예에서, 표면(110, 112)에 걸친 반응 자리(104)는 제곱 밀리미터당 적어도 100개의 반응 자리의 밀도를 갖는다. 더 높은 밀도가 또한 예상된다. 예를 들면, 표면(110, 112)에 걸친 반응 자리(104)의 밀도는 제곱 밀리미터당 150개 이상의 반응 자리, 제곱 밀리미터당 200개 이상의 반응 자리, 제곱 밀리미터당 500개 이상의 반응 자리, 제곱 밀리미터당 1,000개 이상의 반응 자리, 제곱 밀리미터당 10,000개 이상의 반응 자리 또는 제곱 밀리미터당 1,000,000개 이상의 반응 자리일 수 있다. In a particular embodiment, the reaction sites 104 across the surfaces 110, 112 have a density of at least 100 reaction sites per square millimeter. Higher densities are also expected. For example, the density of reaction sites 104 across surfaces 110 and 112 may be at least 150 reaction sites per square millimeter, at least 200 reaction sites per square millimeter, at least 500 reaction sites per square millimeter, More than 1,000 reaction sites, more than 10,000 reaction sites per square millimeter, or more than 1,000,000 reaction sites per square millimeter.

유리하게는, 작용 면적(120)에서의 모든 반응 자리(104)는 광학 시스템에 의해 동시에 영상화되고 분석될 수 있다. 특정한 실시예에서, 광학 시스템에 의해 영상화되고 분석된 작용 면적(120)은 적어도 12,000개의 반응 자리(104)를 포함한다. 다른 실시예에서, 광학 시스템에 의해 영상화되고 분석된 작용 면적(120)은 적어도 15,000개, 적어도 20,000개, 적어도 30,000개, 적어도 100,000개, 적어도 1,000,000개의 반응 자리 또는 적어도 10,000,000개의 반응 자리를 포함한다. Advantageously, all reaction sites 104 in the working area 120 can be imaged and analyzed simultaneously by the optical system. In a particular embodiment, the working area 120 imaged and analyzed by the optical system includes at least 12,000 reaction sites 104. In another embodiment, the working area 120 imaged and analyzed by the optical system includes at least 15,000, at least 20,000, at least 30,000, at least 100,000, at least 1,000,000 reaction sites, or at least 10,000,000 reaction sites.

특정한 실시예에서, 반응 자리(104)는 제1 특성 직경, 두께 및/또는 용적을 특징으로 하는 제1 복수의 반응 자리 및 상응하는 제1 특성 직경, 두께 또는 용적과 다른 제2 특성 직경, 두께 및/또는 용적을 특징으로 하는 제2 복수의 반응 자리를 포함한다. 예를 들면, 상이한 농도를 가질 수 있는 2개 이상의 상이한 뉴클레오타이드 서열을 동시에 분석하기 위해 이러한 반응 자리 크기 또는 치수의 변이를 사용할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, dPCR 공정, 에세이 또는 실험의 동적 범위를 증가시키기 위해 단일 기재(102) 상의 반응 자리(104) 크기의 변이를 사용할 수 있다. 예를 들면, 제품(100)은 반응 자리(104)의 2개 이상의 서브어레이(subarray)를 포함할 수 있고, 각각의 그룹은 다른 또는 남은 그룹(들)의 반응 자리(104)의 직경 또는 두께와 다른 직경 또는 두께를 특징으로 한다. 각각의 그룹은 표적 폴리뉴클레오타이드의 수 계수(count)의 상이한 동적 범위를 제공하도록 사이징(sized)될 수 있다. 서브어레이는 기재(102)의 상이한 부분에 위치하거나 배치될 수 있어서, 2개 이상의 서브어레이는 제품(100)의 전체 작용 면적에 걸쳐 또는 제품(100)의 작용 면적의 공통 부분에 걸쳐 연장된다. In a particular embodiment, the reaction site 104 may have a first plurality of reaction sites, characterized by a first characteristic diameter, a thickness and / or a volume, and a corresponding first characteristic diameter, a second characteristic diameter different from the thickness or volume, And / or a second plurality of reaction sites characterized by volume. For example, such reaction site sizes or variations in dimensions may be used to simultaneously analyze two or more different nucleotide sequences that may have different concentrations. Additionally or alternatively, variations in the size of the reaction site 104 on the single substrate 102 may be used to increase the dynamic range of the dPCR process, the assay, or the experiment. For example, the article 100 may include two or more subarrays of reaction sites 104, each group having a diameter or thickness of the reaction site 104 of the other or remaining group (s) And a different diameter or thickness. Each group can be sized to provide a different dynamic range of the number of counts of the target polynucleotide. The subarrays can be located or located at different portions of the substrate 102 such that the two or more subarrays extend over the entire working area of the product 100 or across a common portion of the working area of the product 100.

특정한 실시예에서, 반응 자리(104)의 적어도 몇몇은 이 벽의 전부 또는 일부에 걸쳐 가늘어진다. 예를 들면, 도 8을 참조하면, 반응 자리(104)의 적어도 몇몇은 표면(110)에서 챔퍼(chamfer)(130)를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 반응 자리(104)의 적어도 몇몇은 표면(112)에서 챔퍼(130)를 포함할 수 있다(도시 생략). 챔퍼되고/챔퍼되거나 테이퍼된 반응 자리의 사용은, 용액 자리 또는 시험 샘플 사이의 최소 간격에 대한 광학 제한을 초과하지 않으면서, 인접한 반응 자리(104) 사이의 평균 거리 또는 전체 면적을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 도 5와 관련하여 상기 기재된 바와 같이, 인접한 반응 자리(104) 사이의 면적 감소는 로딩 공정 동안 표면(110, 112) 뒤에 남은 액체 용액의 양을 감소시킬 수 있다. 따라서, 광학 시스템에 대한 인접한 용액 자리 또는 시험 샘플 사이의 더 큰 유효 간격을 여전히 유지시키면서 더 높은 샘플 로딩 효율을 얻을 수 있다.In certain embodiments, at least some of the reaction sites 104 are tapered over all or a portion of this wall. For example, referring to FIG. 8, at least some of the reaction sites 104 may include a chamfer 130 at the surface 110. Additionally or alternatively, at least some of the reaction sites 104 may include a chamfer 130 at the surface 112 (not shown). The use of chamfered / chamfered or tapered reaction sites has been found to reduce the average distance or total area between adjacent reaction sites 104 without exceeding the optical limit for solution spacing or minimum spacing between test samples lost. As described above with respect to FIG. 5, a reduction in area between adjacent reaction sites 104 may reduce the amount of liquid solution remaining after surface 110, 112 during the loading process. Thus, a higher sample loading efficiency can be achieved while still maintaining a larger effective spacing between adjacent solution locations or test samples for the optical system.

도 9에 도시된 실시예에서, 제품, 장치, 어레이, 슬라이드 또는 플레이트(100a)는 임의의 반응 자리(104a)를 포함하지 않은 비작용 면적, 구역 또는 존(132a)을 포함한다. 비작용 면적은 반응 자리(104a)를 포함하는 작용 존을 둘러싸는 말초 존(peripheral zone)일 수 있다. 대안적으로, 비작용 면적은 1개, 2개 이상의 사이드 또는 존에서 작용 존과 경계에 있는 면적을 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 예시된 실시예에서, 제품(100a)은 0.3밀리미터이거나 거의 이러한 두께를 갖고, 작용 면적에 대한 비작용 면적의 엣지로부터의 거리는 1밀리미터이거나 거의 이러하지만; 그러나, 다른 치수를 사용할 수 있다. 도 9에 예시된 실시예에서, 반응 자리(104a)는 0.075밀리미터이거나 거의 이러한 직경 및 0.100밀리미터이거나 거의 이러한 피치 간격을 갖지만; 다른 치수를 사용할 수 있다. 적절한 경우, 제품(100)과 관련하여 상기 기재된 피쳐(feature) 및/또는 치수는 제품(100a)에 포함되거나 그 반대일 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 9, the product, device, array, slide or plate 100a includes a non-working area, zone or zone 132a that does not include any reaction sites 104a. The non-working area may be a peripheral zone surrounding the working zone including the reaction site 104a. Alternatively, the non-acting area may comprise an area at the working zone and boundary at one, two or more sides or zones. In the illustrated embodiment shown in Fig. 9, the product 100a has a thickness of 0.3 millimeters or nearly the same, and the distance from the edge of the non-acting area to the working area is 1 millimeter or so; However, other dimensions can be used. In the embodiment illustrated in FIG. 9, the reaction site 104a is 0.075 millimeter or nearly such diameter and 0.100 millimeter, or has almost such a pitch spacing; Other dimensions can be used. Where appropriate, the features and / or dimensions described above with respect to article 100 may be included in article 100a or vice versa.

도 10을 참조하면, 특정한 실시예에서, 제품, 장치, 어레이, 슬라이드 또는 플레이트(100b)는 복수의 반응 자리를 포함하는 작용 면적, 구역 또는 존(120b) 및 비작용 면적(132b)을 포함하고, 비작용 면적(132b)은 인접한 작용 면적(120b) 사이에 위치한 파티션, 분할기(divider) 또는 세퍼레이터(separator)(134b)를 포함한다. 도 10에 예시된 바와 같이, 비작용 존(132b)은 또한 작용 존(120b)을 둘러싸는 말초 존을 포함할 수 있다. 제품(100b)의 다양한 피쳐에 대해 도 10에 도시된 치수는 특정한 실시예의 예이고, 특정한 설계의 요건에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 파티션(134b)은 500 마이크로미터 이하, 1 밀리미터 이하 또는 2 밀리미터 또는 3 밀리미터 이하인 작용 면적(120b) 사이의 두께를 가질 수 있다. Referring to Figure 10, in a particular embodiment, a product, device, array, slide or plate 100b includes a functional area, zone or zone 120b and a non-functional area 132b comprising a plurality of reaction sites , The non-working area 132b includes a partition, a divider or a separator 134b located between adjacent working areas 120b. As illustrated in FIG. 10, inactive zone 132b may also include a peripheral zone surrounding working zone 120b. The dimensions shown in Figure 10 for various features of the product 100b are examples of specific embodiments and may vary according to the requirements of a particular design. For example, partition 134b may have a thickness between a working area 120b that is less than 500 microns, less than 1 millimeter, or less than 2 millimeters or 3 millimeters.

파티션(134b)은 별개의 작용 면적, 구역 또는 존에서의 반응 자리로부터 1개의 작용 면적, 구역 또는 존에서의 반응 자리를 단리(isolating)하는 것을 돕도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 작용 면적에서의 제1 샘플 및 제2 작용 면적에서의 상이한 제2 샘플의 로딩을 수월하게 하도록 이러한 구성을 사용할 수 있고, 2개의 면적은 파티션(134b)에 의해 분리된다. 특정한 실시예에서, 작용 면적(120b) 및 파티션(134b)의 표면은 제품(100b)의 일면 또는 양면에서 서로에 플러쉬(flush)된다. 추가로 또는 대안적으로, 파티션(134b)의 적어도 일부는 제품(100b)의 일면 또는 양면에서 작용 면적(120b)으로부터 융기되거나 상쇄(offset)될 수 있다. 다른 실시예에서, 파티션(134b)의 적어도 일부는 제품(100b)의 일면 또는 양면에 대해 작용 면적(120b)에 대해 트로프(trough)를 형성한다. 적절한 경우, 제품(100, 100a)과 관련하여 상기 기재된 피쳐 및/또는 치수는 제품(100b)에 포함되거나, 또는 그 반대일 수 있다.The partition 134b can be configured to help isolate the reaction site in one working area, zone or zone from the reaction site in a separate working area, zone or zone. For example, this configuration can be used to facilitate loading of the first sample at the first working area and a different second sample at the second working area, and the two areas are separated by the partition 134b. In a particular embodiment, the working surface 120b and the surface of the partition 134b are flushed to each other on one or both sides of the product 100b. Additionally or alternatively, at least a portion of the partition 134b may be raised or offset from the actuation area 120b on one or both sides of the article 100b. In another embodiment, at least a portion of the partition 134b forms a trough with respect to the working area 120b with respect to one or both sides of the product 100b. If appropriate, the features and / or dimensions described above with respect to article 100, 100a may be included in article 100b, or vice versa.

특정한 실시예에서, 기재(102)는 광구조형 재료, 예컨대 특정한 유리 또는 세라믹 재료를 포함한다. 이러한 실시예에서, 기재(102)를 제작하기 위해 도 11에 도시된 방법(140)을 사용할 수 있다. 유리하게는, 도 11에 도시된 방법(140)의 마지막 임의의 부재는 불투명하거나 거의 불투명한 기재(102)를 제공하도록 사용될 수 있어서, 1개의 반응 자리(104)로부터 방출된 광은 인접한 반응 자리(104)로 진입하지 않는다. In a particular embodiment, the substrate 102 comprises a light-shaping material, such as a specific glass or ceramic material. In this embodiment, the method 140 shown in FIG. 11 may be used to fabricate the substrate 102. Advantageously, the last optional member of the method 140 shown in Fig. 11 can be used to provide an opaque or almost opaque substrate 102, so that light emitted from one reaction site 104 is incident on the adjacent reaction site (104).

1개의 반응 자리(104)에서 방출된 임의의 또는 거의 임의의, 광이 인접한 반응 자리(104)로부터 전송되는 것을 방지하기에 충분한 불투명도를 갖는 기재(102)를 제공하기 위해 방법(140)을 사용할 수 있다. 방법(140)은 표면(110, 112) 사이의 두께를 감소시키기에 충분한 양만큼 기재(102)로부터 재료를 제거하는 것, 예를 들면 초기 두께에 비해 적어도 20% 또는 초기 두께에 비해 적어도 30% 또는 40%로 표면(110, 112) 사이의 두께를 감소시키기에 충분한 양만큼 기재(104)로부터 재료를 제거하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 방법(140)은 또한 제작 동안 기재(102)를 적어도 500℃의 온도로 가열하는 것을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 방법(140)에서 사용된 패턴형성된 마스크는 크롬 패턴을 갖는 석영 플레이트를 포함한다. 기재의 적어도 일부를 부식제에 노출하기 전에 마스크를 제거할 수 있다. 방법(140)에서 사용된 부식성 재료는 불산일 수 있다.The method 140 may be used to provide a substrate 102 with sufficient opacity to prevent any or nearly any light emitted from one reaction site 104 from being transmitted from an adjacent reaction site 104 . The method 140 may include removing material from the substrate 102 by an amount sufficient to reduce the thickness between the surfaces 110 and 112, for example by at least 20% relative to the initial thickness or at least 30% Or to remove the material from the substrate 104 by an amount sufficient to reduce the thickness between the surfaces 110, 112 to 40%. The method 140 may also include heating the substrate 102 to a temperature of at least 500 < 0 > C during fabrication. In a particular embodiment, the patterned mask used in method 140 comprises a quartz plate having a chrome pattern. The mask can be removed before exposing at least a portion of the substrate to the corrosive agent. The corrosive material used in method 140 may be hydrofluoric acid.

도 12 및 도 13과 관련하여, 특정한 실시예에서, 하부 표면(154)을 갖는 제1 커버(152) 및 상부 표면(158)을 갖는 제2 커버(156)를 포함하는 캐리어(150) 내에 제품(100)이 하우징(housed)된다. 캐리어(150)는 커버(152, 154) 사이의 선결정된 간격을 유지시키도록 구성된 하나 이상의 측벽(159)을 추가로 포함할 수 있다. 커버(152, 154) 및 벽(159)은 제품(100)을 포함하도록 사이징된 동공(cavity)(160)을 함께 형성한다. 사용 동안, 제품(100)은 표면(154, 158) 사이에 형성된 동공(160) 내에 배치된다. 동공(160)의 두께는 제품(100)의 두께보다 클 수 있어서, 제품(100)과 하부 표면(154) 사이에 및/또는 제품(100)과 상부 표면(158) 사이에 갭(gap)이 존재한다. 도 12의 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 측벽(159) 사이에 갭이 또한 존재할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 제품(100)의 일부는 하나 이상의 커버(152, 156) 및 하나 이상의 측벽(159)에 부착될 수 있다.12 and 13, in a particular embodiment, a first cover 152 having a lower surface 154 and a second cover 156 having a top surface 158 are provided in the carrier 150, The housing 100 is housed. The carrier 150 may further include one or more side walls 159 configured to maintain a predetermined spacing between the covers 152,154. The covers 152 and 154 and the wall 159 together define a cavity 160 sized to include the article 100. During use, the article 100 is disposed within the pores 160 formed between the surfaces 154,158. The thickness of the pupil 160 may be greater than the thickness of the article 100 so that a gap is formed between the article 100 and the lower surface 154 and / exist. As shown in the illustrated embodiment of FIG. 12, there may also be a gap between one or more sidewalls 159. Additionally or alternatively, a portion of product 100 may be attached to one or more covers 152, 156 and one or more sidewalls 159.

캐리어(150)는 금속 재료, 예컨대 스테인리스 강, 알루미늄, 구리, 은 또는 금 또는 반금속(semimetal), 예컨대 흑연으로부터 제조되거나 형성될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 캐리어(150)의 전부 또는 일부는 유리, 아크릴, 스티렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 및 폴리프로필렌(이들로 제한되지는 않음)을 포함하는 비금속 재료로 제조될 수 있다. 특정한 실시예에서, 커버(152, 156)의 적어도 하나는 반응 자리(104)로의 및/또는 반응 자리(104)로부터의 광학 접근을 허용하도록 구성된 윈도우를 제공하기 위해 적적하게 투명한 재료를 포함한다. 추가로 또는 대안적으로, 전체 캐리어(150)는 하나 이상의 투명한 또는 거의 투명한 재료로 제조될 수 있다. The carrier 150 may be made or formed from a metallic material, such as stainless steel, aluminum, copper, silver or gold, or semimetal, such as graphite. Additionally or alternatively, all or a portion of the carrier 150 may be made of a non-metallic material including, but not limited to, glass, acrylic, styrene, polyethylene, polycarbonate, and polypropylene. In a particular embodiment, at least one of the covers 152, 156 includes a material that is optically transparent to provide a window configured to allow optical access to and / or from the reaction site 104. Additionally or alternatively, the entire carrier 150 may be made from one or more transparent or substantially transparent materials.

도 14를 참조하면, 특정한 실시예에서, 캐리어(150a)는 커버 또는 광학 접근 윈도우(152a)에 일반적으로 수직으로 배치되고 캐리어(150a)로의 제품(100)의 통과를 허용하도록 사이징될 수 있는 어퍼쳐(aperture), 포트(port) 또는 개구(162)를 포함한다. 캐리어(150a)는 개구(162)의 적어도 하나의 긴 엣지를 따라 배치된 와이퍼 또는 블레이드(164)를 추가로 포함할 수 있다. 블레이드(164)는, 제품(100)이 캐리어(150a)로 로딩될 때, 제품(100)의 적어도 하나의 표면(110, 112)과 접촉하거나 이에 체결되도록 구성될 수 있다. 캐리어(150a)는 동공(160a)을 실링(seal)하는 것을 돕고 제품(100)이 캐리어(150a)로 로딩될 때 관통되는 개구(162)의 전부 또는 일부에 걸쳐 배치된 필름 또는 막(도시 생략)을 추가로 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 막 및 블레이드(164)는 단일 피스(piece)를 형성한다.14, in a particular embodiment, the carrier 150a includes a cover or optical access window 152a that is generally vertically disposed and that can be sized to allow passage of the product 100 to the carrier 150a. An aperture, a port or an aperture 162. The carrier 150a may further include a wiper or blade 164 disposed along at least one long edge of the opening 162. [ The blades 164 may be configured to contact or engage with at least one surface 110, 112 of the article 100 when the article 100 is loaded into the carrier 150a. The carrier 150a is a film or film (not shown) disposed over all or a portion of the opening 162 that penetrates the product 150 when the product 100 is loaded into the carrier 150a, ). ≪ / RTI > In certain embodiments, the membrane and blade 164 form a single piece.

특정한 실시예에서, 블레이드(164)는 제품(100)이 개구(162)를 통해 캐리어(150)로 삽입되면서 반응 자리(104)의 몇몇 또는 전부로 샘플 유체를 분포시키는 것을 돕도록 구성된다. 예를 들면, 블레이드(164)는 제품(100)의 로딩 동안 일 또는 양 표면(110, 112)과 접촉하도록 구성될 수 있어서, 액체는 블레이드(164)를 통과하지 않지만, 표면(110, 112)이 블레이드(164)를 지나 이동하면서 대신에 모세관 힘에 의해 반응 자리(104)로 당겨지고/당겨지거나 밀려진다. 추가로 또는 대안적으로, 블레이드(164)는 예를 들면 반응 자리(104) 내부에 포함된 샘플 유체의 오염 및/또는 증발을 감소시키거나 제거하기 위해 액체, 겔 등으로 제품(100)의 일 또는 양 표면(110, 112)을 커버하도록 구성될 수 있다. The blades 164 are configured to help distribute the sample fluid to some or all of the reaction sites 104 as the product 100 is inserted into the carrier 150 through the openings 162. In some embodiments, For example, the blades 164 may be configured to contact one or both surfaces 110, 112 during loading of the product 100 such that the liquid does not pass through the blades 164, Is pulled / pulled or pushed by the capillary force into the reaction seat 104 instead of moving past the blade 164. Additionally or alternatively, the blades 164 may be used to remove, for example, liquids, gels, and the like, of the product 100 to reduce or eliminate contamination and / or evaporation of sample fluid contained within the reaction site 104 Or to cover both surfaces 110, 112.

적절한 경우, 캐리어(150a)는 캐리어(150)와 관련하여 상기 기재된 임의의 구조 또는 피쳐를 포함하거나, 또는 그 반대일 수 있다.Where appropriate, carrier 150a may include any structure or feature described above with respect to carrier 150, or vice versa.

도 15를 참조하면, 특정한 실시예에서, 캐리어(150b)는 캐리어(150) 및/또는 캐리어(150a)의 구조 및 피쳐의 몇몇 또는 전부를 포함할 수 있는 바디(170)를 포함한다. 캐리어(150b)는 제품(100)을 바디(170)로 로딩하는 것을 돕고/돕거나 시험 용액을 반응 자리(104)로 로딩하기 위한, 제품(100)을 보유하기 위한 로더(loader) 또는 삽입 도구(172)를 추가로 포함한다. 도구(172)는 U형 바디를 가질 수 있고, 제품(100)은 바디(170)로 로딩 전에 'U' 내부에 고정된다. 도구(172)는 바디(170)의 상응하는 탭 또는 유사한 구조(176)에 체결되거나 압축되도록 구성된 반대 암(opposite arm)(175) 상의 탭(174)을 포함할 수 있다.15, in a particular embodiment, carrier 150b includes a body 170 that may include some or all of the structure and features of carrier 150 and / or carrier 150a. The carrier 150b may be a loader or insertion tool for retaining the product 100 for assisting in / helping to load the product 100 into the body 170, Lt; RTI ID = 0.0 > 172 < / RTI > The tool 172 may have a U-shaped body, and the product 100 is secured within the U 'prior to loading into the body 170. The tool 172 may include a tab 174 on an opposite arm 175 configured to be fastened or compressed to a corresponding tab or similar structure 176 of the body 170.

제품(100)과 표면(154, 158) 사이의 동공(160)의 부분은 반응 자리(104)에 포함된 시험 용액과 혼합하지 않고, 반응 자리(104)로부터 포함된 시험 용액의 증발을 방지하거나 감소시키도록 구성된 불혼화성 유체(immiscible fluid)(170)(예를 들면, 액체 또는 겔 재료)로 충전(filled)될 수 있다. 여러 용도를 위해 적합한 하나의 유체(170)는 3M 컴퍼니에 의해 상업적으로 구입 가능한 플루어리너트(Fluorinert)이다. 그러나, 특정한 실시예에서, 플루어리너트는 PCR 사이클링 동안 추후 방출될 수 있는 공기를 용이하게 채우는 이것의 경향(원치않는 공기 방울을 형성시킴)으로 인해 특정한 PCR 분야에 문제가 될 수 있다. The portion of the pores 160 between the product 100 and the surfaces 154 and 158 prevents evaporation of the test solution contained from the reaction site 104 without mixing with the test solution contained in the reaction site 104 May be filled with an immiscible fluid 170 (e. G., A liquid or gel material) configured to reduce the volume of the fluid. One fluid 170 suitable for a variety of applications is Fluorinert, commercially available from 3M Company. However, in certain embodiments, fluarinuts may be a problem in certain PCR applications due to its tendency to form an unwanted air bubble that easily fills the air that can later be released during PCR cycling.

대안적으로, 특정한 실시예에서, PDMS가 충분히 가교결합(cross-linked)되지 않는 경우 폴리다이메틸실록산(PDMS)이 동공(160)에서 사용될 수 있다는 것이 발견되었다. 이러한 실시예에서, PDMS는, 낮은 자발 형광, PCR 온도에서의 열 안정성 및 중합 공정에 대한 비억제를 포함하는, PCR과 사용하기에 적합하게 만드는 여러 특징을 갖는 것으로 밝혀졌다. 또한, PDMS는 수성 샘플을 포함할 수 있지만, 수증기에 투과성인 가스일 수 있다. 본 발명의 실시예가 아닌 일반 용도에 사용되는 가교결합제에 대한 통상적인 실록산(siloxane)은 중량 기준으로 10:1의 비율(10%의 가교결합제)이다.Alternatively, it has been found that, in certain embodiments, polydimethylsiloxane (PDMS) can be used in the pores 160 when the PDMS is not sufficiently cross-linked. In these embodiments, PDMS has been found to have several features that make it suitable for use with PCR, including low spontaneous fluorescence, thermal stability at PCR temperatures, and non-inhibition of polymerization processes. In addition, the PDMS may comprise an aqueous sample, but it may be a gas which is permeable to water vapor. Typical siloxanes for cross-linking agents used in general applications, but not in embodiments of the present invention, are 10: 1 by weight (10% cross-linking agent).

PDMS 재료의 언더 가교결합(under cross-linking)에 의해, 생성된 재료가 상기 기재되고 완전 가교결합된 재료와 관련된 양호한 속성을 또한 보유하면서 증발을 감소시키기 위한 적합한 봉지재(encapsulant)로서 작용할 수 있다는 것이 발견되었다. 더 구체적으로, 언더 가교결합된 PDMS 재료는 10 중량% 미만의 가교결합제를 사용함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 1 중량% 이하의 가교결합 수준은 특정한 PCR 분야, 예컨대 특정한 dPCR 분야에 대한 설계 요건을 만족시키는 것으로 밝혀졌다. 다수의 dPCR 반응은 0.8 중량% 이하인 가교결합제의 양과 캡슐화된 평판(100)을 사용하여 입증되었다. 추가로, 플루어리너트와 비교하여 언더 가교결합된 PDMS 재료의 더 높은 점도로 인해, PDMS 봉지재는 또한 그 자체에 충진 요건(packaging requirements) 및 소비자 작업흐름 용액(consumer workflow solution)을 제공할 수 있다.By under-cross-linking the PDMS material, the resulting material can act as a suitable encapsulant to reduce evaporation while also retaining the good properties associated with the fully crosslinked material described above Was found. More specifically, an under-crosslinked PDMS material can be formed by using less than 10% by weight of a cross-linking agent. For example, crosslinking levels of up to 1% by weight have been found to meet design requirements for particular PCR fields, such as certain dPCR domains. A number of dPCR reactions have been demonstrated using an encapsulated plate (100) with the amount of cross-linking agent being 0.8 wt% or less. In addition, due to the higher viscosity of the under-crosslinked PDMS material compared to fluarinuts, the PDMS encapsulant can also provide packaging requirements and a consumer workflow solution on its own .

도 16을 참조하면, 복수의 생물학적 샘플을 제조하는 방법(200)은 제품, 예컨대 제품(100, 100a 또는 100b)의 기재를 제공하는 것을 포함한다. 방법(200)은 캐리어, 예컨대 캐리어(150, 150a 또는 150b)를 제공하고 삽입 도구, 예컨대 삽입 도구(172)를 제공하는 것을 추가로 포함하고, 삽입 도구는 캐리어에 슬라이딩되어(slideably) 체결되도록 구성된 한 쌍의 암(arm)을 포함하는 U형 바디를 포함한다. 방법(200)은 또한 기재를 삽입 도구에 탑재 또는 부착하고 삽입 도구를 캐리어에 탑재 또는 부착하는 것을 포함한다. 특정한 실시예에서, 기재는 삽입 도구에 탑재 또는 부착되고, 이후 삽입 도구 및 기재는 함께 캐리어에 탑재된다. 다른 실시예에서, 삽입 도구는 기재 없이 캐리어에 탑재되고, 이후 기재는 삽입 도구 및/또는 캐리어에 차후에 탑재된다.Referring to FIG. 16, a method 200 for producing a plurality of biological samples includes providing a description of an article, e.g., article 100, 100a or 100b. Method 200 further includes providing a carrier, e.g., carrier 150, 150a or 150b, and providing an insertion tool, e.g., insertion tool 172, wherein the insertion tool is configured to slideably fasten And a U-shaped body including a pair of arms. The method 200 also includes mounting or attaching the substrate to the insertion tool and mounting or attaching the insertion tool to the carrier. In certain embodiments, the substrate is mounted or attached to the insertion tool, and then the insertion tool and substrate are mounted together on the carrier. In another embodiment, the insertion tool is mounted on a carrier without a substrate, and the substrate is subsequently mounted on the insertion tool and / or carrier.

기재가 탑재 또는 부착되면, 방법(200)은 예를 들면 기재를 캐리어의 개구 및/또는 막을 통해 삽입함으로써 기재를 캐리어 내부에 위치시키기에 충분한 양만큼 캐리어를 따라 삽입 도구를 슬라이딩(sliding)하는 것을 포함한다. 방법(200)을 사용하여, 기재가 캐리어에 삽입되면서 용액이 기재에서의 반응 자리 또는 쓰루홀로 침착(deposited)되거나 견인(drawn)되는 방식으로 용액 또는 샘플은 기재의 면에 도포될 수 있다. 또한, 기재의 양 표면 중 하나는 예를 들면 오염물질 및/또는 증발로부터 용액을 보호하기 위해 액체 또는 겔로 커버될 수 있다.Once the substrate is mounted or attached, the method 200 may include sliding the insertion tool along the carrier by an amount sufficient to position the substrate within the carrier, for example, by inserting the substrate through the opening and / . Using the method 200, the solution or sample can be applied to the side of the substrate in such a way that the solution is deposited or drawn through the reaction site or through hole in the substrate as the substrate is inserted into the carrier. In addition, one of both surfaces of the substrate may be covered with a liquid or gel to protect the solution, for example from contaminants and / or evaporation.

특정한 실시예에서, 액체 샘플의 적어도 99%는 반응 자리의 적어도 몇몇에 의해 수용된다. 다른 실시예에서, 액체 샘플의 적어도 99.5% 또는 99.9%는 반응 자리의 적어도 몇몇에 의해 수용된다. 특정한 실시예에서, 반응 자리(104)의 전체 용적은 반응 자리(104)로 로딩되는 액체 샘플의 용적보다 크도록 선택된다. 이는 상기 기재된 바와 같은 특정한 상황에서 중요할 수 있는 로딩 효율을 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 특정한 실시예에서, 모든 반응 자리(104)의 전체 용적에 대한 액체 용적 샘플의 비율은 95% 이하이다. 다른 실시예에서, 모든 반응 자리(104)의 전체 용적에 대한 액체 용적 샘플의 비율은 90% 이하, 80% 이하 또는 70% 이하이다. 특정한 실시예에서, 이 비유의 값은 로딩 후 액체로 충전되는 각각의 반응 자리의 전체 용적의 %에 따라 달라진다. 예를 들면, 각각의 반응 자리(104)의 90%만이 로딩 후 액체 샘플을 포함하는 경우, 모든 반응 자리(104)의 전체 용적에 대한 액체 용적 샘플의 비율은 90% 이하, 80% 이하, 70% 이하 또는 60% 이하일 수 있다. In certain embodiments, at least 99% of the liquid sample is received by at least some of the reaction sites. In another embodiment, at least 99.5% or 99.9% of the liquid sample is accommodated by at least some of the reaction sites. In a particular embodiment, the total volume of reaction sites 104 is selected to be greater than the volume of the liquid sample loaded into the reaction site 104. This has been found to increase the loading efficiency which may be important in certain situations as described above. In a particular embodiment, the ratio of liquid volume sample to total volume of all reaction sites 104 is 95% or less. In another embodiment, the ratio of liquid volume sample to total volume of all reaction sites 104 is less than 90%, less than 80%, or less than 70%. In a particular embodiment, the value of this analogy depends on the percentage of the total volume of each reaction site that is filled with liquid after loading. For example, if only 90% of each reaction site 104 comprises a liquid sample after loading, the ratio of the liquid volume sample to the total volume of all reaction sites 104 is 90% or less, 80% or less, 70% or less Or less or 60% or less.

다양한 방법 및 장치를 사용하여 반응 자리(104)에 포함된 관련된 하나 이상의 생물학적 성분의 탐지를 제공할 수 있다. 예를 들면, 다양한 형광 염료는 관련된 하나 이상의 생물학적 성분을 포함하는 용액에 혼입될 수 있고, 이후 광학 시스템을 사용하여 이 성분을 탐지하여 하나 이상의 생물학적 성분의 존재 또는 양을 탐지할 수 있다. 다른 실시예에서, 이온(양이온 또는 음이온)의 존재를 탐지할 수 있고/있거나, pH, 전압 또는 전류의 변화를 사용하여 관련된 하나 이상의 생물학적 성분의 존재 또는 양을 탐지할 수 있다.Various methods and devices can be used to provide detection of one or more relevant biological components contained in the reaction site 104. For example, the various fluorescent dyes may be incorporated into a solution comprising one or more biological components involved, and then the optical system may be used to detect this component to detect the presence or amount of one or more biological components. In another embodiment, the presence of an ion (cation or anion) can be detected and / or changes in pH, voltage or current can be used to detect the presence or amount of one or more biological components involved.

도 17을 참조하면, 시스템(400)을 사용하여 제품(100)의 반응 자리(104)에 포함된 관련된 생물학적 성분을 포함하는 하나 이상의 샘플 또는 용액을 광학적으로 보거나 검사하거나 측정할 수 있다. 제품(100)은 캐리어, 예컨대 캐리어(150, 150a 또는 150b)에 포함될 수 있다. 시스템(400)은 광학 비드 또는 시스템(402)을 포함한다. 시스템(400)은 예를 들면 광학 시스템(402)의 다양한 부품을 조작하거나, 시스템(400)에 의해 제공된 데이터를 얻고/얻거나 처리하도록 구성된 제어기, 컴퓨터 또는 프로세서(404)를 추가로 포함한다. 예를 들면, 컴퓨터(404)를 사용하여 광학 시스템(402)의 하나 이상의 광탐지기에 의해 제공된 광학 데이터를 얻고/얻거나 처리할 수 있다. 특정한 실시예에서, 프로세서(404)는 데이터를 추가의 처리를 위해 하나 이상의 컴퓨팅 시스템에 전송할 수 있다. 인터넷 연결 또는 몇몇 다른 네트워크 시스템을 통해 프로세서(404)로부터 컴퓨팅 시스템으로 데이터를 전송할 수 있다. Referring to FIG. 17, a system 400 may be used to optically view, inspect, or measure one or more samples or solutions containing related biological components contained in the reaction site 104 of the article 100. The article 100 may be included in a carrier, e.g., carrier 150, 150a or 150b. The system 400 includes an optical bead or system 402. The system 400 further includes a controller, computer or processor 404 configured to manipulate various components of, for example, the optical system 402 or to acquire / acquire / process data provided by the system 400. For example, the computer 404 may be used to obtain / obtain / process optical data provided by one or more light detectors of the optical system 402. In certain embodiments, processor 404 may send data to one or more computing systems for further processing. Data may be transmitted from the processor 404 to the computing system via an Internet connection or some other network system.

특정한 실시예에서, 시스템(400)은 제품(100)에 포함된 샘플의 적어도 몇몇에서 PCR 절차 또는 프로토콜을 수행하도록 구성된 예를 들면 열 사이클러(thermal cycler)를 포함하는 열 제어 시스템(406)을 추가로 포함한다. 시스템(402, 406)은 제품(100)에 포함된 샘플의 적어도 몇몇에서 예를 들면 qPCR 및/또는 dPCR 절차, 에세이, 실험 또는 프로토콜을 수행하기 위해 단일 유닛으로 함께 조합되거나 커플링(coupled)될 수 있다. 이러한 실시예에서, 컴퓨터(404)를 사용하여 시스템(402, 406)을 제어하고/제어하거나 시스템(402, 406)에 의해 제공되거나 얻어진 데이터를 수집하거나 처리할 수 있다. 대안적으로, 열 제어 시스템(406)은 광학 시스템(402) 및/또는 컴퓨터(404)로부터 완전히 분리될 수 있다. 이러한 실시예에서, 열 제어 시스템(406) 또는 몇몇 다른 열 제어기 또는 열 사이클러를 사용하여 샘플에서 열 사이클을 수행한 후, 광학 시스템(402)을 사용하여 반응 자리(104)에 포함된 샘플에서 dPCR 또는 종점 PCR 절차를 수행할 수 있다. 특정한 실시예에서, 열 제어 시스템(406)은 전통적인 열 사이클러, 등온 증폭(isothermal amplification), 열 컨벤션(thermal convention), 적외선 중재 열 사이클링 또는 헬리카제 의존적(helicase dependent) 증폭을 사용하여 PCR이 수행되는 열 사이클러를 포함한다. 특정한 실시예에서, 열 제어 시스템(406)의 적어도 일부는 제품(100)과 또는 제품(100)으로 통합될 수 있다. 예를 들면, 제품(100)은 일 또는 양 표면(110, 112)을 따라 분포된 하나 이상의 가열 부재를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 기재(102)의 적어도 일부는 예를 들면 기재(102)에 대한 전압 전위의 인가(application) 시 저항 가열을 제공하도록 구성된 전기 저항을 갖는 재료로 제조됨으로써 가열 부재일 수 있다.In a particular embodiment, the system 400 includes a thermal control system 406 including, for example, a thermal cycler configured to perform a PCR procedure or protocol on at least some of the samples included in the product 100 . The systems 402 and 406 may be coupled or coupled together in a single unit to perform, for example, qPCR and / or dPCR procedures, essays, experiments, or protocols in at least some of the samples included in the product 100 . In this embodiment, the computer 404 may be used to control and / or control the systems 402 and 406, or may collect or process data provided or obtained by the systems 402 and 406. Alternatively, thermal control system 406 may be completely separate from optical system 402 and / or computer 404. In this embodiment, after performing a thermal cycle in the sample using the thermal control system 406 or some other thermal controller or thermal cycler, the optical system 402 is used to determine the temperature of the sample contained in the reaction spot 104 dPCR or end-point PCR procedures. In certain embodiments, the thermal control system 406 performs PCR using conventional thermal cycler, isothermal amplification, thermal convention, infrared mediated thermal cycling, or helicase dependent amplification Lt; / RTI > In a particular embodiment, at least a portion of the thermal control system 406 may be integrated into the product 100 or into the product 100. For example, the article 100 may include one or more heating elements distributed along one or both surfaces 110, 112. Additionally or alternatively, at least a portion of the substrate 102 may be made of a material having an electrical resistance configured to provide resistive heating, for example during application of a voltage potential to the substrate 102, have.

특정한 실시예에서, 제품(100)은 집적 회로 및 반도체를 포함하는 전자 칩을 포함한다. 이러한 실시예에서, 탐지 시스템을 또한 칩에 통합하여 관련된 생물학적 성분의 존재 및/또는 분량을 측정할 수 있다.In a particular embodiment, the article 100 includes electronic chips including integrated circuits and semiconductors. In this embodiment, the detection system can also be integrated into the chip to measure the presence and / or amount of the relevant biological components.

특정한 실시예에서, 광학 시스템(402)은 제품(100)의 반응 자리에 포함된 샘플의 적어도 몇몇을 조명하도록 구성된 광원(410) 및 관련 여기(excitation) 광학 시스템(412)을 포함한다. 여기 광학 시스템(412)은 샘플에 지향된 광을 컨디셔닝하기 위한 하나 이상의 렌즈(414) 및/또는 하나 이상의 필터(416)를 포함할 수 있다. 광학 시스템(402)은 제품(100)의 반응 자리에 포함된 샘플의 적어도 몇몇에 의해 방출된 광학 데이터를 수신하도록 구성된 광탐지기(420) 및 관련 방출 광학 시스템(422)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 시스템(400)이 qPCR 및/또는 dPCR 에세이 또는 실험을 수행하도록 구성될 때, 샘플은 제품(100)의 다양한 반응 자리에 포함된 표적 뉴클레오타이드 서열의 양에 따라 변하는 형광 신호를 제공하는 형광 염료를 포함할 수 있다. 방출 광학 시스템(422)은 샘플에 지향된 광을 컨디셔닝하기 위한 하나 이상의 렌즈(424) 및/또는 하나 이상의 필터(426)를 포함할 수 있다.The optical system 402 includes a light source 410 and an associated excitation optical system 412 configured to illuminate at least some of the sample contained in the reaction spot of the article 100. In some embodiments, The excitation optical system 412 may include one or more lenses 414 and / or one or more filters 416 for conditioning the light directed to the sample. The optical system 402 may further include a light detector 420 and associated emission optical system 422 configured to receive optical data emitted by at least some of the samples contained in the reaction site of the article 100 . For example, when the system 400 is configured to perform a qPCR and / or dPCR essay or experiment, the sample may provide a fluorescent signal that varies depending on the amount of target nucleotide sequence contained in the various response sites of the product 100 Fluorescent dyes. The emission optical system 422 may include one or more lenses 424 and / or one or more filters 426 for conditioning the light directed to the sample.

도 17의 예시된 실시예에서, 여기/방출 광학 시스템(412, 422)은 둘 다 하나 이상의 공통 광학 부재를 포함한다. 예를 들면, 여기/방출 광학 시스템(412, 422)은 둘 다 여기 광을 반사하고 방출 광을 샘플로부터 광탐지기(420)로 전송하는 빔 스플리터(beamsplitter)(430)를 포함한다. 특정한 실시예에서, 여기/방출 광학 시스템(412, 422)은 둘 다 예를 들면 제품(100)에 포함된 샘플 내외로의 광의 더 균등한 조명 및 판독을 제공하기 위해 광학 성능을 개선하기 위해 사용될 수 있는, 빔 스플리터(430)와 제품(100) 사이에 배치된 대물 렌즈(도시 생략)를 포함한다. 특정한 실시예에서, 예를 들면 균등한 조명이 덜 중요한 경우(예를 들면, 몇몇 dPCR 분야), 도 17의 예시된 실시예에 도시된 바와 같이 공통 대물 렌즈가 생략될 수 있다. 대물 렌즈의 생략은 광학 시스템(402)의 크기 및 복잡성을 감소시키는 것을 도울 수 있다.In the illustrated embodiment of FIG. 17, excitation / emission optical systems 412 and 422 both include one or more common optical members. For example, the excitation / emission optical systems 412 and 422 both include beamsplitters 430 that reflect the excitation light and transmit the emitted light from the sample to the optical detector 420. In certain embodiments, the excitation / emission optical systems 412 and 422 can both be used to improve optical performance to provide more uniform illumination and reading of light into and out of the sample included in, for example, And an objective lens (not shown) disposed between the beam splitter 430 and the product 100, In certain embodiments, for example, if equal illumination is less important (e.g., in some dPCR fields), the common objective can be omitted, as shown in the illustrated embodiment of FIG. Omission of the objective lens can help to reduce the size and complexity of the optical system 402.

광탐지기(420)는 하나 이상의 광 다이오드, 광전자증배관(photomultiplier tube: PMT) 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광학 시스템(402)이 개별적인 반응 자리(104) 또는 반응 자리(104)의 하위세트를 스캔하도록 구성될 때 이러한 광탐지기를 사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 광탐지기(420)는 하나 또는 단편화 탐지기 어레이, 예를 들면 하나 이상의 CCD(전하 결합 소자) 또는 CMOS(상보성 금속-산화물 반도체) 어레이를 포함할 수 있다. 반응 자리(104)의 모든 또는 대부분의 그룹이 동시에 영상화되거나 검사될 때 단편화 탐지기 어레이를 유리하게 사용할 수 있다. 각각의 반응 자리마다 복수의 픽셀을 제공하기 위해, 광탐지기(420)는 적어도 4,000,000개의 픽셀 또는 10,000,000개 초과의 픽셀을 포함할 수 있다.The light detector 420 may include one or more photodiodes, a photomultiplier tube (PMT), and the like. For example, such optical detectors may be used when the optical system 402 is configured to scan a separate set of reaction sites 104 or a subset of reaction sites 104. In another embodiment, the light detector 420 may include one or a fragmented detector array, for example, one or more CCD (charge coupled device) or CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) arrays. A fragment detector array may be advantageously used when all or most of the groups of reaction sites 104 are imaged or inspected simultaneously. To provide a plurality of pixels for each reaction spot, the light detector 420 may include at least 4,000,000 pixels or more than 10,000,000 pixels.

특정한 실시예에서, 제품(100)은 집적 회로 및 반도체를 포함하는 전자 칩을 포함한다. 이러한 실시예에서, 탐지 시스템은 또한 칩에 일체화되어 관련된 생물학적 성분의 존재 및/또는 분량을 측정할 수 있다.In a particular embodiment, the article 100 includes electronic chips including integrated circuits and semiconductors. In such an embodiment, the detection system can also be integrated into the chip to measure the presence and / or quantity of the biological components involved.

도 18 내지 도 21을 참조하면, 특정한 실시예에서, 제품, 장치, 어레이, 슬라이드 또는 플레이트(500)는 복수의 쓰루홀을 포함하는 기재(502) 또는 기재(102)에 위치한 반응 자리(504)를 포함한다. 기재(502)는 제1 표면 및 제2 반대 표면을 포함한다. 예시된 실시예에서, 각각의 반응 자리(504)는 제1 표면에서의 개구로부터 제2 표면에서의 개구로 연장한다. 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 반응 자리(504)는 육각형 형상을 갖고/갖거나 조밀 충전 육각형 매트릭스 패턴에서 배열될 수 있다. 대안적으로, 반응 자리(504)의 몇몇 또는 전부는 반응 자리(104)와 관련하여 상기 기재된 형상, 직경, 밀도, 두께, 피치 간격 등을 가질 수 있다. 제품(500)은 반응 자리(504)가 존재하지 않는 하나 이상의 탭핑(tabbed)된, 컷아웃(cutout) 또는 블랭크(blank) 구역(506)을 추가로 포함한다. 하기 기재된 바와 같이, 블랭크 구역(506)은 제품(500)에 대한 지지 구역에 위치할 수 있다. 예시된 실시예에서, 블랭크 구역은 4개의 반원형 형상을 획정(define)하지만; 다른 형상 및 크기가 예상된다. 또한, 제품(500)은 반응 자리가 위치하지 않는 블랭크 퍼리미터(blank perimeter)(508)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 18-21, in certain embodiments, a product, device, array, slide, or plate 500 includes a reaction site 504 located on a substrate 502 or substrate 102 comprising a plurality of through- . The substrate 502 includes a first surface and a second opposing surface. In the illustrated embodiment, each reaction spot 504 extends from the opening at the first surface to the opening at the second surface. As shown in FIGS. 19 and 20, the reaction sites 504 may have a hexagonal shape and / or may be arranged in a dense fill hexagonal matrix pattern. Alternatively, some or all of the reaction sites 504 may have the shape, diameter, density, thickness, pitch spacing, etc. described above in connection with the reaction site 104. The article 500 further includes one or more tabbed cutout or blank zones 506 in which no reaction sites 504 are present. The blank zone 506 may be located in a support zone for the article 500, as described below. In the illustrated embodiment, the blank zone defines four semicircular features; Other shapes and sizes are expected. In addition, the article 500 may include a blank perimeter 508 in which no reaction sites are located.

특정한 실시예에서, 기재(502)는 사용 동안 제품(500)에 걸친 균등한 온도 분포를 제공하도록 구성될 수 있는 실리콘을 포함한다. 대안적으로, 기재(502)는 유리 재료, 예컨대 광 구조화 유리 세라믹 또는 금속, 예컨대 알루미늄, 구리 또는 스테인리스 강을 포함한다.In certain embodiments, the substrate 502 includes silicon that can be configured to provide an even temperature distribution across the product 500 during use. Alternatively, the substrate 502 includes a glass material, such as an optical structured glass ceramic or metal, such as aluminum, copper or stainless steel.

도 19를 참조하면, 반응 자리(504)는 반응 자리(504)의 어레이 내에 위치한 하나 이상의 드롭아웃 구역(509)을 획정하도록 배열될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 드롭 구역(509)은 육안으로 보기에 적합한(예를 들면, 확대 장치의 사용 없이 육안에 보이는) 치수를 갖는다. 예시된 실시예에서, 제품(500)은 제품(500)의 제1 사분면에 위치한 하나의 드롭아웃 구역(504)을 포함하지만; 단일 제품(500) 상의 다수의 드롭아웃 구역이 포함될 수 있다. 하나 이상의 드롭아웃 구역(509)은 도 19에 도시된 바와 같이 직교 축보다는 하나의 축을 따라 더 긴 전체 형상을 획정할 수 있다. 따라서, 제품(500)의 중심으로부터 멀리 위치한 도 19에 도시된 단일의 신장된 드롭아웃 구역(509)의 사용은 (예를 들면, 어떠한 사이드(side)가 전면이고 후면인지를 결정하고 도 18 내지 도 20의 페이지(page)에 수직인 축에 대한 적절한 배향을 결정하기 위해) 제품(500)의 배향을 결정하는 용도를 허용한다. 드롭아웃 구역(509)은 또한 반응 자리(504)의 광학 검사 동안 사용되는 기준 신호, 예를 들면 기준 광학 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.Referring to FIG. 19, the reaction sites 504 may be arranged to define one or more dropout zones 509 located within the array of reaction sites 504. In some embodiments, the drop zone 509 has dimensions (e.g., visible to the naked eye, without the use of a magnifying device) that are viewable to the naked eye. In the illustrated embodiment, product 500 includes one dropout zone 504 located in the first quadrant of product 500; Multiple dropout zones on a single product 500 may be included. One or more dropout zones 509 may define a longer overall shape along one axis rather than an orthogonal axis as shown in FIG. Thus, the use of a single elongated dropout zone 509 shown in Fig. 19 located far from the center of the product 500 (e.g., determining which side is front and rear, To determine the orientation of the product 500 (to determine the proper orientation for the axis perpendicular to the page of Figure 20). The dropout zone 509 may also be configured to provide a reference signal, e.g., a reference optical signal, that is used during the optical inspection of the reaction spot 504.

특정한 실시예에서, 복수의 드롭아웃 구역(509)은 예를 들면 드롭아웃 형상(들), 드롭아웃 구역(509)의 수 및/또는 다른 드롭아웃 구역(509)에 대한 하나의 드롭아웃 구역(509)의 상대 위치에 기초하여 제품(500)에 대한 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 특정한 제품(500)에서의 드롭아웃 구역의 수를 사용하여 반응 자리(504)의 직경 및/또는 드롭아웃 구역(509) 사이의 거리를 측정할 수 있거나, 서로에 대한 드롭아웃 구역(509)의 기하구조를 사용하여 반응 자리(504)의 수 또는 반응 자리(504) 사이의 피치를 측정할 수 있다. 드롭아웃 구역 크기, 형상 및 분포의 많은 다른 조합이 예상된다.In a particular embodiment, the plurality of dropout zones 509 may include, for example, a dropout shape (s), a number of dropout zones 509, and / or one dropout zone 509 for the other dropout zones 509 509 based on the relative position of the product 500. [ For example, the number of dropout zones in a particular product 500 may be used to measure the diameter of the reaction sites 504 and / or the distance between the dropout zones 509, The geometry of the substrate 509 can be used to measure the number of reaction sites 504 or the pitch between the reaction sites 504. Many different combinations of dropout zone size, shape, and distribution are expected.

도 21을 참조하면, 제품(500)은 약 10mm×10mm의 전체 치수를 가질 수 있다. 도 21은 또한 도 21에 도시된 특정한 실시예와 관련된 다른 치수의 값을 나타낸다.Referring to Fig. 21, the product 500 may have a total dimension of about 10 mm x 10 mm. Fig. 21 also shows other dimension values associated with the particular embodiment shown in Fig.

도 22 및 도 23을 참조하면, 제품(500b)이 더 양호한 로딩 특성을 제공하도록 사이징될 수 있는 하나 이상의 랜딩(landing) 구역(530)을 또한 포함할 수 있다는 것을 제외하고는, 제품(500b)은 도 18에서의 제품(500)과 유사하게 구성될 수 있다. 따라서, 제품(500b)의 하나 이상의 엣지는 제품(500b)의 다른 엣지보다 반응 자리(504)가 없는 더 넓은 존을 갖는다.Referring to Figures 22 and 23, the product 500b can also include one or more landing zones 530 that can be sized to provide better loading characteristics, May be configured similar to product 500 in Fig. Thus, one or more edges of product 500b have a wider zone without reactive sites 504 than the other edges of product 500b.

제품(500)은, 적절한 경우, 제품(100)과 관련하여 기술된 다양한 부재 및/또는 피쳐를 일체화하거나 그 반대일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라 캐리어(150) 또는 다른 캐리어에서 제품(500)을 사용할 수 있다. 제품(100)이 본원에 개시된 것과 유사한 방식으로 시스템(400) 또는 방법(140)과 함께 그리고 제품(100)과 관련하여 본원에 개시된 다른 시스템 및 방법과 함께 제품(500)을 사용할 수 있다.The product 500 may, if appropriate, integrate various members and / or features described in connection with the product 100, or vice versa. Also, according to embodiments of the present invention, product 500 may be used in carrier 150 or other carrier. Product 100 may use product 500 in conjunction with system 400 or method 140 and in conjunction with other systems and methods disclosed herein in connection with product 100 in a manner similar to that described herein.

특정한 실시예에서, 기재(502)는 실리콘 재료를 포함하고, 반응 자리(504)는 헥사메틸다이실라잔(HMDS) 증기 코팅 공정을 사용하여 형성된 쓰루홀을 포함할 수 있다. 도 24를 참조하면, 실리콘 기재(502)에서 쓰루홀 반응 자리(504)를 형성하기 위해 방법(600)을 사용할 수 있다. 방법(600)은 기재 재료의 제1 표면에서 패턴을 도포하거나 형성하는 것을 포함하는 공정(605)을 포함한다. 방법(600)은 패턴을 사용하여 기재의 제1 표면에서 복수의 웰을 에칭하는 것을 포함하는 공정(610)을 추가로 포함한다. 방법(600)은 또한 제1 표면의 반대인 제2 표면으로부터 재료를 제거하는 것을 포함하는 공정(615)을 포함한다. 방법(600)은 제2 표면을 에칭하고/하거나 연마하는 것을 포함하는 공정(620)을 추가로 포함한다. 방법(600)은 적어도 하나의 표면을 코팅하여, 예를 들면 소수성 표면을 형성하는 것을 포함하는 공정(625)을 추가로 포함한다.In certain embodiments, the substrate 502 comprises a silicon material and the reaction sites 504 may comprise through holes formed using a hexamethyldisilazane (HMDS) vapor coating process. Referring to FIG. 24, a method 600 may be used to form the through hole reaction sites 504 in the silicon substrate 502. The method 600 includes a process 605 that includes applying or forming a pattern at a first surface of a substrate material. The method 600 further includes a process 610 comprising etching a plurality of wells at a first surface of the substrate using a pattern. The method 600 also includes a process 615 that includes removing material from a second surface opposite the first surface. The method 600 further includes a process 620 that includes etching and / or polishing the second surface. The method 600 further includes a process 625 that includes coating at least one surface to form, for example, a hydrophobic surface.

도 25a 내지 도 25c를 참조하면, 방법(600)은 제품(500)에서 반응 자리(504)를 형성하기 위해 심도 반응성 이온 에칭(deep reactive-ion etching: DRIE) 공정을 포함할 수 있다. 도 25a에 도시된 바와 같이, 제품(500)은 제1 표면(510) 및 제2 반대 표면(512)을 포함한다. 도 25a는 방법(600)에 따라 제2 표면(512)에 적용된 마스크(550)를 나타낸다. DRIE와 같은 에칭 공정을 사용하여, 마스크(550)는 제2 표면(512)에서 복수의 웰(504')을 형성하도록 구성될 수 있다. 예시 목적을 위해, 제품(500)은 수평 배향으로 도시되어 있고, 제2 표면(512)은 제1 표면(510) 아래에 위치하지만; 제작 및/또는 사용 동안, 제2 표면(512)은 제1 표면(510) 위에 배치되고/되거나 제품(500)은 상이한 배향, 예컨대 수직 배향을 가질 수 있는 것으로 이해된다. 도 25b에 도시된 바와 같이, 웰(504')은 제1 표면(510)에 침투하지 않지만, 제품(500)의 두께보다 작은 깊이를 갖는다. 대안적으로, 에칭 공정(610)은 제품(500)의 두께를 완전히 침투하는 쓰루홀을 제조할 수 있다. 이러한 실시예에서, 방법(500)에 따라 제1 표면(510)의 추가의 처리가 수행되거나 수행되지 않을 수 있다.Referring to FIGS. 25A-25C, method 600 may include a deep reactive-ion etching (DRIE) process to form reaction sites 504 in product 500. As shown in FIG. 25A, the article 500 includes a first surface 510 and a second opposing surface 512. 25A shows a mask 550 applied to a second surface 512 according to a method 600. Using an etch process such as DRIE, the mask 550 may be configured to form a plurality of wells 504 'at the second surface 512. For purposes of illustration, product 500 is shown in a horizontal orientation, while second surface 512 is located below first surface 510; It is understood that during fabrication and / or use, the second surface 512 may be disposed on the first surface 510 and / or the product 500 may have a different orientation, e.g., a vertical orientation. 25B, the well 504 'does not penetrate the first surface 510, but has a depth less than the thickness of the product 500. As shown in FIG. Alternatively, the etching process 610 may produce a through hole that completely penetrates the thickness of the product 500. In this embodiment, additional processing of the first surface 510 may or may not be performed in accordance with the method 500.

도 25c를 참조하면, 웰(504')로부터 쓰루홀(504)을 형성하기에 충분한 양만큼 제품(500)의 두께를 감소시키도록 방법(600)의 공정(615)에 따라 제1 표면(510)을 추가로 처리할 수 있다. 제1 표면(510)에 도포된 샘플 또는 용액이 쓰루홀(504)에 의해 효과적으로 수용되도록 제1 표면(510)을 제조하도록 방법(600)의 공정(620 및/또는 625)에 따라 제1 표면(512)을 추가로 처리할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 제2 표면(512)에서 공정(620 및/또는 625)을 수행할 수 있다. 이러한 실시예에서, 에칭 공정(615)이 함께 배제되거나 수행될 수 있어서, 제품(500)의 최종 형태는 도 25c에 도시된 쓰루홀(504) 대신에 복수의 웰(504')을 갖는 기재이다.Referring to FIG. 25C, a first surface 510 (FIG. 25) is formed in accordance with process 615 of method 600 to reduce the thickness of product 500 by an amount sufficient to form through hole 504 from well 504 ' ) Can be further processed. According to process 620 and / or 625 of method 600 to produce first surface 510 such that the sample or solution applied to first surface 510 is effectively received by through hole 504, Lt; RTI ID = 0.0 > 512 < / RTI > Additionally or alternatively, process 620 and / or 625 may be performed on second surface 512. In this embodiment, the etch process 615 may be omitted or performed altogether so that the final shape of the product 500 is a substrate having a plurality of wells 504 'instead of the through holes 504 shown in Figure 25C .

특정한 실시예에서, 적어도 하나의 표면(510, 512)이 선결정된 값보다 낮은 조도(roughness)를 갖도록 공정(620 및/또는 625)을 수행한다. 예를 들면, 용액 또는 샘플이 반응 자리(504)에 도입된 후, 용액 또는 샘플의 잔류 얇은 필름이 뒤에 남거나 (예를 들면, PCR 열 사이클링 공정 동안) 제1 표면(510)에서 차후 형성될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이 잔류 필름은 이웃하는 반응 자리(504) 사이에 '브릿지(bridge)'를 제공할 수 있다. 브릿징(bridging) 층은 하나 이상의 인접한 또는 이웃하는 반응 자리(504)에 의해 1개의 반응 자리(504)를 오염시킬 수 있다. 이 문제점을 해결하기 위해, 선결정된 값보다 낮은 조도를 갖도록 제1 표면(510)이 연마되고/되거나 코팅될 때, 이 브릿징 문제점이 해결되거나 제거될 수 있는 것으로 발견되었다. 예를 들면, 제품(500)이 도 20에 도시된 실리콘 재료 및 반응 자리 기하구조를 포함할 때, 제1 표면(510)의 조도가 임의의 하기 조도 기준을 만족시키는 경우 브릿징 문제점이 제거되는 것으로 결정되었다:In a particular embodiment, the process 620 and / or 625 is performed such that the at least one surface 510, 512 has a lower roughness than the predetermined value. For example, after the solution or sample is introduced into the reaction site 504, the remaining thin film of solution or sample may be left behind (e.g., during the PCR thermal cycling process) or may be subsequently formed at the first surface 510 . This residual film may provide a " bridge " between neighboring reaction sites 504. The bridging layer may contaminate one reaction site 504 by one or more adjacent or neighboring reaction sites 504. To solve this problem, it has been found that this bridging problem can be solved or eliminated when the first surface 510 is polished and / or coated to have a lower roughness than the predetermined value. For example, when the product 500 includes the silicon material and the reactive geometry shown in FIG. 20, if the roughness of the first surface 510 satisfies any following roughness criteria, then the bridging problem is eliminated It was decided to:

ㆍRa(산술 평균): 5 나노미터 이하.Ra (arithmetic mean): 5 nm or less.

ㆍRv(최대 밸리 깊이): 15 나노미터 이하.ㆍ Rv (maximum valley depth): 15 nm or less.

ㆍRp(최대 피크 높이): 9 나노미터 이하.ㆍ Rp (maximum peak height): 9 nanometers or less.

ㆍRt(최대 트렌치에 대한 피크 maximum peak to trench): 24 나노미터 이하.Rt (maximum peak to trench): 24 nanometers or less.

특정한 실시예에서, 제품(100 또는 500)은 동시 계류중인 미국 가출원 제61/723,710호(본원에 그 전문이 참조로 포함됨)에 개시된 임의의 봉입 용기(enclosure), 하우징 또는 케이스에서의 사용을 위해 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 26에 도시된 바와 같이, 제품(500)은 본 발명 및 가출원 제61/723,710호의 실시예에 따라 봉입 용기, 하우징 또는 케이스(700)에 배열될 수 있다. 케이스(700)는 기부(base)(702) 및 기부(702)에 실링 가능하게 체결되도록 구성된 커버 또는 뚜껑(704)을 포함할 수 있다. 기부(702) 및 커버(704)는 함께 접합되어 제품(500)을 수용하고 포함할 수 있는 동공 또는 챔버(708)를 형성할 수 있다. 제품(500)은 기부(702)의 일부이거나, 기부(702)로부터 분리되고/분리되거나 구분되고, 기부(702)에 의해 탑재되고 고정되도록 구성될 수 있다. In a particular embodiment, the article 100 or 500 may be used for any enclosure, housing or case disclosed in co-pending U.S. Provisional Application No. 61 / 723,710, the contents of which are incorporated herein by reference Lt; / RTI > For example, as shown in FIG. 26, the article 500 may be arranged in an enclosure, a housing, or a case 700 according to an embodiment of the present invention and provisional application 61 / 723,710. The case 700 may include a base 702 and a cover or lid 704 configured to be sealably fastened to the base 702. Base 702 and cover 704 may be joined together to form a cavity or chamber 708 that can receive and contain product 500. The article 500 may be part of the base 702, separated from the base 702, separated or separated, and configured to be mounted and fixed by the base 702.

기부(702)는 기부(702) 및 동공(708) 내에 제품(500)을 고정하고/고정하거나 위치시키도록 구성된 복수의 보스(boss), 탭, 스태킹(staking) 자리 또는 지지 패드(720)(예를 들면, 예시된 실시예에서 탭(720a 및 720b))을 포함할 수 있다. 하나 이상의 탭(182)을 기부(702) 내에 제품(500)을 확고히 고정하기 위해 탭으로부터의 재료가 변형되거나 이동되도록 적층(staked)할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 접착제, 에폭시 또는 점착제를 사용하여 제품(500)을 하나 이상의 탭(182)에 점착(glued)할 수 있다. 특정한 실시예에서, 탭(720)에 의해 생성된 힘의 크림핑(crimping) 또는 유지(honding)의 사용에 의해 유도되는 이러한 홀더 재료에 대한 가능한 균열 또는 손상을 회피하기 위해 유리 또는 실리콘 제품(500)과 함께 점착을 사용한다. 예시된 실시예에서, 탭(720a)은 제품(500)의 블랭크 구역(506)과 부합한다. 특정한 실시예에서, 탭(620a) 및 블랭크 구역(506)은 제품(500)의 적절한 지지를 제공하기에 충분히 크지만, 상응하는 제품(500)의 작용 면적이 선결정된 수의 반응 자리(504)를 포함하는 바람직한 선결정된 작용 면적을 제공하기에 충분히 작다. The base 702 includes a plurality of bosses, taps, staking seats, or support pads 720 (not shown) configured to secure / fix or position the product 500 within the base 702 and the pores 708 For example tabs 720a and 720b in the illustrated embodiment). One or more tabs 182 may be staked to deform or move the material from the tabs to firmly secure the product 500 within the base 702. Additionally or alternatively, the article 500 can be glued to one or more tabs 182 using an adhesive, an epoxy, or a tackifier. In a particular embodiment, a glass or silicone product 500 (e.g., glass) is used to avoid possible cracking or damage to such a holder material induced by the use of crimping or hiding of the force generated by the tab 720. [ ). ≪ / RTI > In the illustrated embodiment, the tab 720a conforms to the blank area 506 of the product 500. The tab 620a and the blank region 506 are sufficiently large to provide adequate support of the product 500 but the effective area of the corresponding product 500 is less than the predetermined number of reaction sites 504, Lt; RTI ID = 0.0 > predetermined < / RTI >

상기는 완전하고 명확하고 간결하고 정확한 조건이 속하는 분야의 임의의 당업자가 본 발명을 만들고 사용하도록 하는 이러한 조건에서 본 발명의 실행 및 이를 만들고 사용하는 방식 및 공정에 고려되는 최고의 방식의 설명을 제시한다. 그러나, 본 발명은 상기 기재된 것으로부터 변형 및 교대 구성된 완전히 동등한 것에도 해석 가능하다. 결과적으로, 본 발명을 개시된 특정한 실시예에 제한하고자 하는 의도가 없다. 반대로, 특히 본 발명의 대상(subject matter)을 기술하고 명확히 청구하는 하기 특허청구범위에 의해 일반적으로 표시되는 본 발명의 정신 및 범위 내에 해당하는 변형 및 교대 구성을 포괄하도록 의도된다.The foregoing presents a description of the best mode contemplated for carrying out the invention, how it is made and used, and the manner in which those of ordinary skill in the art, having the benefit of the full and clear, concise and exact, . However, it is to be understood that the present invention may be embodied in other specific forms that are fully embodied and construed in alternative and alternative forms from those described above. As a result, there is no intention to limit the invention to the specific embodiments disclosed. On the contrary, the intention is to cover variants and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as generally represented by the following claims, which specifically state and describe the subject matter of the present invention.

본 문헌에 기재된 다양한 실시예와 관련된 방법에 대한 예시적인 시스템은 하기 미국 가출원에 기재된 것을 포함한다:Exemplary systems for methods related to the various embodiments described in this document include those described in the following US Provisional Application:

2012년 3월 16일에 출원된 미국 가출원 제61/612,087호; 및U.S. Provisional Application No. 61 / 612,087, filed March 16, 2012; And

2012년 11월 7일에 출원된 미국 가출원 제61/723,759호; 및U.S. Provisional Application No. 61 / 723,759, filed November 7, 2012; And

2012년 3월 16일에 출원된 미국 가출원 제61/612,005호; 및U.S. Provisional Application No. 61 / 612,005, filed March 16, 2012; And

2012년 3월 16일에 출원된 미국 가출원 제61/612,008호; 및 U.S. Provisional Application No. 61 / 612,008, filed March 16, 2012; And

2012년 11월 7일에 출원된 미국 가출원 제61/723,658호; 및 U.S. Provisional Application No. 61 / 723,658, filed November 7, 2012; And

2012년 11월 7일에 출원된 미국 가출원 제61/723,738호; 및U.S. Provisional Application No. 61 / 723,738, filed November 7, 2012; And

2012년 6월 13일에 출원된 미국 가출원 제61/659,029호; 및 U.S. Provisional Application No. 61 / 659,029, filed June 13, 2012; And

2012년 11월 7일에 출원된 미국 가출원 제61/723,710호; 및U.S. Provisional Application No. 61 / 723,710, filed November 7, 2012; And

2012년 3월 7일에 출원된 미국 가출원 제61/774,499호; 및U.S. Provisional Application No. 61 / 774,499, filed March 7, 2012; And

2013년 3월 15일에 출원된 라이프 테크놀로지스 문서 번호 LT00656 PCT; 및 Life Technologies, LT00656 PCT, filed March 15, 2013; And

2013년 3월 15일에 출원된 라이프 테크놀로지스 문서 번호 LT00657 PCT; 및 Life Technologies, LT00657 PCT, filed March 15, 2013; And

2013년 3월 15일에 출원된 라이프 테크놀로지스 문서 번호 LT00658 PCT; 및 Life Technologies, LT00658 PCT, filed March 15, 2013; And

2013년 3월 15일에 출원된 라이프 테크놀로지스 문서 번호 LT00668 PCT; 및 Life Technologies, LT00668 PCT, filed March 15, 2013; And

2013년 3월 15일에 출원된 라이프 테크놀로지스 문서 번호 LT00699 PCT.Life Technologies, Inc. filed on March 15, 2013, LT00699 PCT.

모든 이 출원은 또한 본원에 그 전문이 참조로 포함된다.All of these applications are also incorporated herein by reference in their entirety.

Claims (63)

복수의 생물학적 샘플들을 보유하는 제품으로서, 상기 제품은,
제1 표면 및 제2 반대 표면을 포함하는 기재(substrate); 및
상기 기재에서 복수의 반응 자리들을 포함하고, 상기 반응 자리들의 각각은 상기 제1 표면에서의 개구로부터 상기 제2 표면에서의 개구로 연장하고, 상기 반응 자리들은 각각의 생물학적 샘플들을 보유하기 위해 모세관 작용에 의한 충분한 표면 장력을 제공하도록 구성되고;
여기서 표면들 중 하나의 적어도 일부 위에 반응 자리들의 밀도는 제곱 밀리미터당 적어도 170개의 홀들(holes)인 제품.
1. An article having a plurality of biological samples,
A substrate comprising a first surface and a second opposing surface; And
Wherein each of the reaction sites extend from an opening at the first surface to an opening at the second surface and the reaction sites are capillary to retain respective biological samples, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
Wherein the density of reactive sites on at least a portion of one of the surfaces is at least 170 holes per square millimeter.
청구항 1에 있어서, 상기 표면들 중 적어도 하나는 5 나노미터 이하인 산술 평균 조도(roughness)(Ra), 15 나노미터 이하인 최대 밸리 깊이 조도(Rv), 9 나노미터 이하인 최대 피크 높이 조도(Rp) 또는 24 나노미터 이하인 최대 트렌치(trench)에 대한 피크 조도(Rt) 중 하나 이상을 특징으로 하는 표면 조도를 갖는 제품.At least one of the surfaces has an arithmetic mean roughness (Ra) of less than or equal to 5 nanometers, a maximum valley depth illuminance (Rv) of less than or equal to 15 nanometers, a maximum peak height illuminance (Rp) of less than or equal to 9 nanometers, A surface roughness characterized by at least one of a peak roughness (Rt) for a maximum trench less than or equal to 24 nanometers. 청구항 1에 있어서, 상기 반응 자리들 중 2개 이상은 상기 표면들 중 하나에서 또는 상기 표면들 중 각각에서 비원형 형상을 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein at least two of the reaction sites include a non-circular shape at one of the surfaces or at each of the surfaces. 청구항 1에 있어서, 상기 반응 자리들 중 2개 이상은 상기 표면들 중 하나에서 또는 상기 표면들 중 각각에서 육각형 형상을 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein at least two of the reaction sites include a hexagonal shape at one of the surfaces or at each of the surfaces. 청구항 1에 있어서, 상기 반응 자리는 상기 표면들 중 하나에서의, 쓰루홀, 웰(well), 압입(indentation), 상기 표면 중 하나에서의 화학적으로 변형된 스팟, 그외 소수성 표면에서의 친수성 스팟인 제품.2. The method of claim 1, wherein the reaction site is selected from the group consisting of a through hole, a well, an indentation, a chemically modified spot at one of the surfaces, a hydrophilic spot at the other hydrophobic surface product. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 평판(flat plate)을 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein the substrate comprises a flat plate. 청구항 1에 있어서, 상기 반대 표면들의 각각은 소수성 재료를 포함하고, 상기 반응 자리들 중 2개 이상은 친수성 재료를 포함하는 벽을 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein each of the opposing surfaces comprises a hydrophobic material, and wherein at least two of the reaction sites include a hydrophilic material. 청구항 1에 있어서, 각각의 표면의 상기 개구들은 조밀 충진 육각형 매트릭스로 배열된 제품.The article of claim 1, wherein the openings in each surface are arranged in a tightly packed hexagonal matrix. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 300 마이크로미터 이하의 두께를 갖는 제품.The article of claim 1, wherein the substrate has a thickness of 300 micrometers or less. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 반응 자리들의 각각은 직경이 60 마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 제품.The article of claim 1, wherein each of the plurality of reaction sites has a diameter of 60 micrometers or less. 청구항 1에 있어서, 제1 복수의 상기 반응 자리들의 반응 자리 직경은 제2 복수의 상기 반응 자리들의 반응 자리 직경과 상이한 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the reaction spot diameter of the first plurality of reaction sites is different from the reaction spot diameter of the second plurality of reaction sites. 청구항 1에 있어서, 상기 2개 이상의 반응 자리들 중 상기 벽들의 각각은 상기 표면들 사이에서 테이퍼(taper)된 제품.The article of claim 1, wherein each of the walls of the two or more reaction sites is tapered between the surfaces. 청구항 12에 있어서, 상기 테이퍼는 3도 초과인 제품.13. The article of claim 12, wherein the taper is greater than 3 degrees. 청구항 1에 있어서, 상기 2개 이상의 반응 자리들 중 상기 벽들의 각각은 상기 표면들 중 하나 또는 상기 표면들 중 각각에서 위치한 챔퍼(chamfer)를 포함하는 제품.2. The article of claim 1, wherein each of the two of the at least two reaction sites comprises a chamfer located at one of the surfaces or at each of the surfaces. 청구항 1에 있어서, 상기 반응 자리들 중 적어도 몇몇은 10 나노리터 이하인 상기 반대 표면들 사이의 용적을 갖는 제품.The article of claim 1, wherein at least some of the reaction sites have a volume between the opposing surfaces of less than 10 nanometers. 청구항 1에 있어서, 상기 반응 자리들 중 적어도 몇몇은 1 나노리터 이하인 상기 반대 표면들 사이의 용적을 갖는 제품.The article of claim 1, wherein at least some of the reaction sites have a volume between the opposing surfaces of less than or equal to 1 nanoritre. 청구항 1에 있어서, 상기 반응 자리들 중 적어도 몇몇은 100 피코리터 이하인 상기 반대 표면들 사이의 용적을 갖는 제품.The article of claim 1, wherein at least some of the reaction sites have a volume between the opposing surfaces of less than 100 picoliters. 청구항 1에 있어서, 상기 반응 자리들 중 적어도 몇몇은 30 피코리터 이하인 상기 반대 표면들 사이의 용적을 갖는 제품.The article of claim 1, wherein at least some of the reaction sites have a volume between the opposing surfaces of less than 30 picoliters. 청구항 1에 있어서, 제1 복수의 상기 반응 자리들의 반응 자리 용적은 제2 복수의 상기 반응 자리들의 반응 자리 용적과 상이한 장치.2. The apparatus of claim 1 wherein the reaction site volume of the first plurality of reaction sites is different from the reaction site volume of the second plurality of reaction sites. 청구항 1에 있어서, 반응 자리들의 밀도는 제곱 밀리미터당 적어도 170개의 홀들(holes)인 제품.The article of claim 1, wherein the density of reaction sites is at least 170 holes per square millimeter. 청구항 1에 있어서, 반응 자리들의 밀도는 제곱 밀리미터당 적어도 200개의 홀들(holes)인 제품.The article of claim 1, wherein the density of reaction sites is at least 200 holes per square millimeter. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 반응 자리들에 인접한 반응 자리들 사이의 최소 간격은 85 마이크로미터 이하인 제품.2. The article of claim 1, wherein the minimum spacing between reaction sites adjacent to the plurality of reaction sites is less than 85 micrometers. 청구항 1에 있어서, 상기 기재의 표면들은 적어도 14 밀리미터×14 밀리미터의 치수를 갖고, 상기 표면들은 상기 복수의 반응 자리들을 포함하는 작용 면적을 정하고, 상기 작용 면적은 적어도 13 밀리미터×13 밀리미터의 정도를 갖는 제품.The method of claim 1, wherein the surfaces of the substrate have a dimension of at least 14 millimeters by 14 millimeters, the surfaces defining a working area comprising the plurality of reaction sites, the working area being at least about 13 millimeters by 13 millimeters Products. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 적어도 20,000개의 반응 자리들을 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein the substrate comprises at least 20,000 reaction sites. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 적어도 30,000개의 반응 자리들을 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein the substrate comprises at least 30,000 reaction sites. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 적어도 100,000개의 반응 자리들을 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein the substrate comprises at least 100,000 reaction sites. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 적어도 1,000,000개의 반응 자리들을 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein the substrate comprises at least 1,000,000 reaction sites. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 광 구조화 유리 세라믹 재료를 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein the substrate comprises an optically structured glass ceramic material. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는 실리콘 재료를 포함하는 제품.The article of claim 1, wherein the substrate comprises a silicone material. 청구항 1에 있어서, 상기 표면들 중 적어도 하나에 배치된 기점(fiducial)을 더 포함하는 장치.The apparatus of claim 1, further comprising a fiducial disposed on at least one of the surfaces. 분석을 위해 생물학적 샘플들을 보유하기 위한 제품으로서, 상기 제품은,
한 쌍의 반대 표면들을 갖는 기재; 및
상기 기재에서 복수의 반응 자리들을 포함하고, 상기 반응 자리들의 각각은 상기 기재의 상기 반대 표면들 중 하나에서의 개구로부터 상기 반대 표면들 중 다른 하나에서의 개구로 연장하고, 상기 반응 자리들은 각각의 생물학적 샘플들을 보유하기 위해 모세관 작용에 의한 충분한 표면 장력을 제공하도록 구성되고;
여기서 상기 반응 자리들 중 적어도 몇몇은 1 나노리터 이하인 상기 반대 표면들 사이의 용적을 갖는 제품.
1. An article for retaining biological samples for analysis, said article comprising:
A substrate having a pair of opposing surfaces; And
Wherein each of the reaction sites extends from an opening at one of the opposite surfaces of the substrate to an opening at the other of the opposite surfaces, To provide sufficient surface tension by capillary action to retain biological samples;
Wherein at least some of said reaction sites have a volume between said opposing surfaces of less than or equal to 1 nanoritre.
청구항 1의 제품; 및
캐리어를 포함하는 장치로서, 상기 캐리어는
하부 표면을 포함하는 제1 커버; 및
상부 표면을 포함하는 제2 커버를 포함하고,
여기서 상기 제품은 상기 상부 표면과 상기 하부 표면 사이에 배치되고;
여기서 상기 기재의 제1 표면과 상기 상부 표면 사이에 공간이 있고;
여기서 상기 기재의 제2 표면과 상기 하부 표면 사이에 공간이 있는 장치.
The article of claim 1; And
An apparatus comprising a carrier, the carrier comprising:
A first cover including a lower surface; And
And a second cover including an upper surface,
Wherein the article is disposed between the upper surface and the lower surface;
Wherein there is a space between the first surface of the substrate and the upper surface;
Wherein there is a space between the second surface of the substrate and the lower surface.
청구항 32에 있어서, 상기 공간들 사이에 배치된 겔 재료를 더 포함하는 장치.33. The apparatus of claim 32, further comprising a gel material disposed between the spaces. 청구항 32에 있어서, 상기 공간들 내에 배치된 PDMS 재료를 더 포함하는 장치.33. The apparatus of claim 32, further comprising a PDMS material disposed within the spaces. 청구항 32에 있어서, 상기 커버들 중 적어도 하나는 상기 반응 자리들에 광학 접근을 제공하도록 구성된 윈도우를 포함하는 제품.33. The article of claim 32, wherein at least one of the covers comprises a window configured to provide optical access to the reaction sites. 청구항 32에 있어서, 상기 캐리어는 상기 표면들에 수직으로 배치되고 상기 기재의 통과를 허용하도록 사이징된 어퍼쳐(aperture)를 포함하는 제품.33. The article of claim 32, wherein the carrier comprises an aperture sized perpendicularly to the surfaces and sized to allow passage of the substrate. 청구항 36에 있어서, 상기 어퍼쳐는 상기 기재가 상기 캐리어로 이동될 때 파괴되는 관통형 막을 포함하는 제품.37. The article of claim 36, wherein the aperture comprises a penetrating membrane that breaks when the substrate is moved into the carrier. 청구항 32에 있어서,
상기 캐리어에 로딩하기 위해 제품을 고정하도록 구성된 U형 바디; 및
상기 캐리어에 슬라이딩되어(slideably) 체결되도록 구성된 한 쌍의 암(arm)을 포함하는 삽입 도구를 더 포함하고;
여기서 상기 삽입 도구는 상기 캐리어에 상기 제품을 운반하도록 구성된 장치.
33. The method of claim 32,
A U-shaped body configured to secure the product for loading into the carrier; And
Further comprising an insertion tool including a pair of arms configured to slideably engage with the carrier;
Wherein the insertion tool is configured to carry the product to the carrier.
청구항 38에 있어서, 상기 캐리어는 상기 캐리어에 상기 제품을 로딩하는 동안 상기 제품의 상기 표면들 중 적어도 하나와 접촉하도록 구성된 와이퍼 블레이드(wiper blade)를 포함하는 장치.41. The apparatus of claim 38, wherein the carrier comprises a wiper blade configured to contact at least one of the surfaces of the article while loading the article onto the carrier. 청구항 32의 장치;
여기 빔(excitation beam)을 제공하도록 구성된 광원;
상기 여기 빔이 반응 자리들 중 2개 이상에 포함된 생물학적 용액과 상호작용할 때 상기 반응 자리들 중 상기 2개 이상으로부터 방출 광을 수용하도록 구성된 광탐지기; 및
상기 반응자리들 중 상기 2개 이상의 반응 자리들에 상기 여기 빔의 적어도 일부를 전달하도록 구성된 여기 광학 시스템 및 상기 2개 이상의 반응 자리들로부터 상기 탐지기로 상기 방출 광의 적어도 일부를 전달하기 위한 방출 광학 시스템을 포함하는 광학 시스템을 포함하는 시스템.
32. The apparatus of claim 32,
A light source configured to provide an excitation beam;
A photodetector configured to receive emitted light from the at least two of the reaction sites when the excitation beam interacts with a biological solution contained in at least two of the reaction sites; And
An excitation optical system configured to transmit at least a portion of the excitation beam to the at least a portion of the reaction sites, and an excitation optical system configured to transmit at least a portion of the emitted light from the at least two reaction sites to the detector. ≪ / RTI >
청구항 40에 있어서, 상기 기재의 또는 상기 기재 내의 온도를 제어하기 위한 열 조절 유닛을 더 포함하는 시스템.41. The system of claim 40, further comprising a thermal conditioning unit for controlling the temperature of the substrate or within the substrate. 청구항 40에 있어서,
상기 광원의 제어;
상기 광탐지기의 제어;
상기 광학 시스템의 광학 부재의 제어; 또는
상기 반응 자리들의 적어도 하나의 내부에 포함된 용액 또는 상기 장치 중 하나 이상의 온도의 제어; 또는
상기 광탐지기에 의해 얻은 데이터의 처리 중 하나 이상을 제공하도록 구성된 마이크로프로세서를 더 포함하는 제품.
41. The method of claim 40,
Control of the light source;
Control of the photodetector;
Control of an optical member of the optical system; or
Controlling the temperature of at least one of the solution or the solution contained within at least one of the reaction sites; or
Further comprising a microprocessor configured to provide at least one of processing of data obtained by the light detector.
청구항 40에 있어서, 상기 광탐지기는 CCD 어레이 또는 CMOS 어레이를 포함하는 제품.41. The article of claim 40, wherein the light detector comprises a CCD array or a CMOS array. 청구항 43에 있어서, 상기 광탐지기는 적어도 4,000,000개의 픽셀들을 포함하는 제품.43. The article of claim 43, wherein the light detector comprises at least 4,000,000 pixels. 청구항 43에 있어서, 상기 광탐지기는 적어도 10,000,000개의 픽셀들을 포함하는 제품.43. The article of claim 43, wherein the light detector comprises at least 10,000,000 pixels. 분석을 위한 생물학적 샘플들을 보유하는 제품을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
유리를 포함하고 제1 표면 및 제2 반대 표면을 갖는 기재를 제공하고;
상기 유리를 패턴을 포함하는 마스크로 커버하고;
자외선 빔을 상기 마스크를 통해 상기 기재의 적어도 일부에 통과시키고;
상기 기재의 적어도 일부를 부식제에 노출하고;
재료를 제거하여 상기 기재의 표면들 중 하나로부터 상기 표면들 중 다른 하나로 연장하는 복수의 반응 자리들을 제공하고; 및
후속하여 상기 기재를 자외선 빔에 노출하여 상기 유리의 특징을 변경하는 것을 포함하는 방법.
CLAIMS What is claimed is: 1. A method of producing a product having biological samples for analysis,
Providing a substrate comprising glass and having a first surface and a second opposing surface;
Covering the glass with a mask comprising a pattern;
Passing an ultraviolet beam through at least a portion of said substrate through said mask;
Exposing at least a portion of the substrate to a caustic agent;
Removing material to provide a plurality of reaction sites extending from one of the surfaces of the substrate to the other of the surfaces; And
And subsequently exposing the substrate to an ultraviolet beam to alter the characteristics of the glass.
청구항 46에 있어서, 상기 유리는 광구조형 재료인 방법.47. The method of claim 46, wherein the glass is a stereolithographic material. 청구항 46에 있어서, 상기 특징은 상기 유리의 불투명도이고, 상기 변경은 상기 복수의 반응 자리들의 하나의 반응 자리에서 방출된 광이 상기 유리를 통해 상기 복수의 반응 자리들에 인접한 반응 자리로 운반되는 것을 방지하기에 충분한 양만큼 상기 유리의 불투명도가 증가하는 방법.47. The method of claim 46, wherein said characteristic is opacity of said glass, said modification being such that light emitted from one reaction site of said plurality of reaction sites is carried through said glass to a reaction site adjacent said plurality of reaction sites Wherein the opacity of the glass is increased by an amount sufficient to prevent the glass. 청구항 46에 있어서, 상기 기재의 상기 표면들 사이의 두께를 감소시키기에 충분한 양만큼 상기 기재로부터 재료를 제거하는 것을 더 포함하는 방법.47. The method of claim 46, further comprising removing material from the substrate by an amount sufficient to reduce the thickness between the surfaces of the substrate. 청구항 46에 있어서, 상기 반응 자리들을 갖는 상기 기재를 적어도 500℃의 온도로 가열하는 것을 더 포함하는 방법.47. The method of claim 46, further comprising heating the substrate having the reaction sites to a temperature of at least 500 < 0 > C. 청구항 46에 있어서, 상기 표면들 사이의 초기 두께에서 상기 기재의 상기 표면들 사이의 두께를 적어도 30% 감소시키기에 충분한 양만큼 상기 기재로부터 재료를 제거하는 것을 더 포함하는 방법.47. The method of claim 46, further comprising removing material from the substrate by an amount sufficient to reduce at least 30% of the thickness between the surfaces of the substrate at an initial thickness between the surfaces. 청구항 46에 있어서, 상기 마스크는 크롬 패턴을 갖는 석영 플레이트를 포함하는 방법.47. The method of claim 46, wherein the mask comprises a quartz plate having a chrome pattern. 청구항 46에 있어서, 상기 부식 재료는 불산인 방법.47. The method of claim 46, wherein the corrosion material is hydrofluoric acid. 청구항 46에 있어서, 상기 기재의 적어도 일부를 상기 부식제에 노출하기 전에 상기 마스크를 제거하는 것을 더 포함하는 방법.47. The method of claim 46, further comprising removing the mask prior to exposing at least a portion of the substrate to the corrosive agent. 분석을 위한 생물학적 샘플들을 보유하는 제품을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은,
실리콘을 포함하고 제1 표면 및 제2 반대 표면을 갖는 기재를 제공하고;
상기 표면들 중 하나에 패턴을 도포하고;
상기 제1 표면의 복수의 웰들(wells)을 에칭(etching)하고;
상기 제2 표면으로부터 재료를 제거하여 상기 복수의 웰들에 상응하는 웰로부터 적어도 하나의 쓰루홀(through-hole)을 형성하고; 및
상기 표면들 중 적어도 하나에 표면 조도(surface roughness)를 형성하는 것을 포함하고, 상기 표면 조도는 5 나노미터 이하인 산술 평균 조도(Ra), 15 나노미터 이하인 최대 밸리 깊이 조도(Rv), 9 나노미터 이하인 최대 피크 높이 조도(Rp) 또는 24 나노미터 이하인 최대 트렌치(trench)에 대한 피크 조도(Rt) 중 하나 이상을 특징으로 하는 방법.
CLAIMS What is claimed is: 1. A method of producing a product having biological samples for analysis,
Providing a substrate comprising silicon and having a first surface and a second opposing surface;
Applying a pattern to one of said surfaces;
Etching a plurality of wells of the first surface;
Removing material from the second surface to form at least one through-hole from a well corresponding to the plurality of wells; And
Forming a surface roughness on at least one of the surfaces, wherein the surface roughness comprises an arithmetic mean roughness (Ra) of less than or equal to 5 nanometers, a maximum valley depth of roughness (Rv) of less than or equal to 15 nanometers, Or a peak roughness (Rt) for a maximum trench less than or equal to 24 nanometers.
청구항 55에 있어서, 상기 적어도 하나의 쓰루홀 중 적어도 하나를 뉴클레오타이드 서열 및 형광 염료를 포함하는 액체 용액으로 적어도 부분적으로 충전(filling)하는 것을 더 포함하는 방법.56. The method of claim 55, further comprising at least partially filling at least one of the at least one through hole with a liquid solution comprising a nucleotide sequence and a fluorescent dye. 복수의 생물학적 샘플들을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은
청구항 1의 제품을 제공하고;
캐리어를 제공하고, 여기서 상기 캐리어는,
하부 표면을 포함하는 제1 커버;
상부 표면을 포함하는 제2 커버; 및
상기 제품을 수용하도록 사이징된 어퍼쳐(aperture)를 포함하고
삽입 도구를 제공하고, 상기 삽입 도구는,
U형 바디;
상기 캐리어에 슬라이딩되어(slideably) 체결되도록 구성된 한 쌍의 암(arm)을 포함하고,
상기 U형 바디 내에 상기 제품을 부착하고; 및
상기 커버들 사이에 상기 제품을 배치하기에 충분한 양만큼 상기 삽입 도구를 슬라이딩(sliding)하는 것을 포함하는 방법.
A method for producing a plurality of biological samples, the method comprising:
Providing the product of claim 1;
Carrier, wherein the carrier comprises:
A first cover including a lower surface;
A second cover including an upper surface; And
An aperture sized to receive the article,
Wherein the insertion tool comprises:
U shaped body;
And a pair of arms configured to slideably engage the carrier,
Attaching the product within the U-shaped body; And
And sliding the insertion tool in an amount sufficient to position the article between the covers.
청구항 57에 있어서,
상기 제품의 상기 표면들 중 적어도 하나와 접촉하도록 구성된 와이퍼 블레이드(wiper blade)를 제공하고;
일정량의 액체를 상기 제품의 상기 표면들 중 하나에 위치시키고, 상기 액체는 상기 제품의 상기 반응 자리들로 침착시키고자 하는 생물학적 샘플을 포함하고;
상기 표면들 중 적어도 하나에 걸쳐 상기 와이퍼 블레이드를 와이핑(wiping)함으로써 상기 삽입 도구를 슬라이딩(sliding)하면서 상기 복수의 반응 자리들 중 적어도 몇몇에 상기 액체를 침착시키는 것을 더 포함하는 방법.
60. The method of claim 57,
Providing a wiper blade configured to contact at least one of said surfaces of said article;
Placing a quantity of liquid in one of said surfaces of said product, said liquid comprising a biological sample to deposit into said reaction sites of said product;
Further comprising: depositing the liquid on at least some of the plurality of reaction seats while sliding the insertion tool by wiping the wiper blade across at least one of the surfaces.
청구항 57에 있어서, 상기 제품 및 상기 캐리어로부터 상기 삽입 도구를 제거하는 것을 더 포함하는 방법.60. The method of claim 57, further comprising removing the insertion tool from the article and the carrier. 청구항 57에 있어서, 상기 삽입 도구를 상기 캐리어에 부착한 후, 후속하여 상기 제품을 상기 U형 바디 내에 부착하는 것을 더 포함하는 방법.58. The method of claim 57, further comprising affixing the insert into the U-shaped body after attaching the insert to the carrier. 청구항 57에 있어서, 상기 삽입 도구 및 상기 제품을 함께 상기 캐리어에 부착하는 것을 더 포함하는 방법.58. The method of claim 57, further comprising attaching the insertion tool and the article to the carrier together. 청구항 57에 있어서, 상기 액체 샘플 중 적어도 99%는 반응 자리들 중 적어도 몇몇에 의해 수용되는 방법.60. The method of claim 57, wherein at least 99% of the liquid sample is received by at least some of the reaction sites. 청구항 57에 있어서, 상기 액체 샘플 중 적어도 99%는 상기 반응 자리들 중 95% 미만에 의해 수용되는 방법.58. The method of claim 57, wherein at least 99% of the liquid sample is accommodated by less than 95% of the reaction sites.
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